建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ~aK?cP
8MwK. H[U 使用工具箱：基本工具箱 6QQfQ,
clO,}Ph> 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 MjL)IgT
c,\i"=!$ 自由空间传输距离：10mm r#i?j}F}
, \)a_@@k VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 9"{W,'r&d
$14:(< 1) 脉冲传输 VyLH"cCv
k=ytu V\ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 r JyCw+N0 a}yXC<}$
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： 7;:#;YS ha 2) 复数场 coE&24,0
v6(E3)J 7 传输时间用 来表示 S56]?M|[
>p\e 0n 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 m` AK~O2
wucV_p.E 脉冲的载波频率为 < =K qc Hb
Aj>[z8!, 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： 22hSove . ]jMKC8uz 3) 时间傅里叶变换 C )-^<
-NGK@Yk22 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： k `KGB U\@A _
B 类似的定义同样适用于复数场 Y,S\2or$
>TL^>D 4) 包络函数 Tb;d .^
5f'DoT 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： ` TqSQg _l 其对应的频域谱为： d hPKHrS
+FG$x/\*0 
oih 5B<&f#
%V!iQzL1 1) 构建脉冲光源 2.uA|~qH gO?44^hMe {Bvj"mL]j PS:高斯脉冲光谱窗口 5v.DX`"
cV
K7 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 unl1 *4e+
66&EBX} 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 M+>`sj
) P&9A)8 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) B0}~G(t(
D |bB u STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) AIl4]F5I
?WI3/>:< STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ;#+0L$<t
B1
0+*p( STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ZM#=`k9
}l0 &a!C STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 rnFM/GAy
Et2JxbD STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 w? vVVA
^ZeJ[t&!# 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 9v )%dO.
I+
l% Sn#\ 
GOy%^:Xd
,<,:8B 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 V3 N0Og3 
`iK j PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 <lxD}DH=
6) 点击
，进行光程分析 [U
=Uo* 'XOX@UH d PS1：左图为相位vs频率图 m*0,s
kY wb -; 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) b4 #R!
;oO v/3 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 )ukpJ z"" PS1：时间偏移量为33.3656ps :& XH?/Wi
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 ; ;s* Ohh Rf %HIAVE PS:在中心位置处测量光场随波长变化 H jNxqaljt
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 vEe NW
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 w) ] H ^6
]uL + &(cr 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 >-< 8N-@"n
PS：电场振幅在时域中的分布 Z{NC9
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 B@v\e F;
<-Bx&Q PS:转换为真实的场 ov# 7 hxe
PS：将包络函数转换为真实场 iX{G]< n
11) 其它场测量工具 B#%; Qc
AN:@f Z 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 2
+5e0/_V Mn: /1eY PS：在输出光场上划定线段 U!w1AY|
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 C. MoKa3
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 I,6/21kO
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 cp
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QQ：2987619807
