建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 B-o"Y'iXs
-2f0CAh~ 使用工具箱：基本工具箱 Z#9{1sHEP
7bTs+C_;7 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 pxP7yJL`
8,%y`tUn>u 自由空间传输距离：10mm ak<?Eu9rV
7^S &g.A VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 3?2;z+cz*u
gbo{Zgf< 1) 脉冲传输 ( !;4Y82#
I 5 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 x *(pr5k Dtn|$g,
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 4/HyO\?z5 2) 复数场 lO<Ujb#"R
(R.k. ,z 传输时间用 来表示 a
"8/y4Y
GK: * |jV 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 tk ~7 >S
GX(p7ZgB2 脉冲的载波频率为 c D7q;|+
|rsu+0Mtz 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： ?eeE [F ^8B#-9Ph b 3) 时间傅里叶变换 w!%Bc]
F7a\Luae 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： AM\`v'I*6 [S'ngQ"f` 类似的定义同样适用于复数场 }(ot IqE
d[jxU/.p; 4) 包络函数 C#;}U51:t
GN(PH/fO9 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： z;1yZ4[G 其对应的频域谱为： %WdA I,
4_)@Nq 
u6|P)8?`
2#ypM 9 1) 构建脉冲光源 Iy\K&)5? !%sj- RMvG -S Z^;t PS:高斯脉冲光谱窗口 u:<%!?
,253'53W) 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 `nn;E% n
!y `wAm>n 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 cl)%qIXj}H
s:,BcVLx^ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) "m(HQ5e)*
n Tp? STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) R 8?Xz5
rWAJL9M STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) D<C ZhYJ
(hs[B4nV STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) (?;Fnq
T ^% $ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 9 Iy>oV
|'Z6M];8t STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 e\tcP
44]/rP_m 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm u 6$fF=
<Hig,(=`. 
WR%x4 \,d#
K9 :I8E < 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 c"H*9u: 
+'x|VPY.PG PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 k[&+Iy
6) 点击
，进行光程分析 ok iI: o&-q.;MY PS1：左图为相位vs频率图 uR"( 0_
ULkjY1& PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 7 `thM/fN
;n?H/(6X8> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 +Gg6h =u PS1：时间偏移量为33.3656ps 8%@7G*
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 LhUrVydL 8fY1~\ G:\ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 z| x0s0q?
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Mnn\y Tblp
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换
:RBp
p;,Cvw{.;% PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 n3 da@ClBt
PS：电场振幅在时域中的分布 ]hJ #%1
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 :} i
#ODJ
f,wB .MN PS:转换为真实的场 j |N;&s`
PS：将包络函数转换为真实场 *VmJydd
11) 其它场测量工具 0B7cpw>_J
/r^J8B* 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 1Y' 9|+y+ 0O5(\8jM PS：在输出光场上划定线段 _3i.o$ GO
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ZaIlo5
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 HTA@en[5
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 Ei2hI
[7]Kvb2t {9S= :
QQ：2987619807
