建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 DEuW' .o>
M& L0n%,y5 使用工具箱：基本工具箱 tG&B D\
clV/i&]Qa 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 dXN&<Q,
;0{*V5A 自由空间传输距离：10mm vUExS Z^
JH, + F VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Y)5}bmL
q&x#S_! 1) 脉冲传输 H*<dte<
\Fjq|3`<l 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 09i[2n;O NX/)Z& Fx:
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]53GGNO 2) 复数场 bm|8Jbsb &
~|]\. ^B 传输时间用 来表示 *]u/,wCB
LZ$!=vg4 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 8`<GplO
J?DyTs3 Z 脉冲的载波频率为 3 mpjSL
$l0w {m!P 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： AX?6Q4Gq1 zh#uwT1u 3) 时间傅里叶变换 =-Tetp
< ,n4| z) 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： X S@6jbLE G(e?]{( 类似的定义同样适用于复数场 (CwaO m{g
%oQj^r!Xd 4) 包络函数 '!GI:U+g
Wb$bCR #?< 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： J]e&z5c 其对应的频域谱为： R'U(]&e.j
4,8 =[ 
j$Co-b1
jeNEC&J 1) 构建脉冲光源 <#Dc(VhT ^\;5O(9 s6IuM )x PS:高斯脉冲光谱窗口 > ^}z
p5ihuV, 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 \U8Vsx1tl
*a4eL [ 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 Z]CH8GS~<
6OUj c STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) $cedO']
S{06bLXU" STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) (w fZ !
~b/>TKn+ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 8X5XwFf}
4)z](e$ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Zl*!p Q
bzS [X STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 fAi113q!
* bK@ A2` STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 wH.'EC
9#7z jrB 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 >F
v8 -
E'}$'n?: 
H?m2|.
pOXEM1"2A 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 *W
l{2& 
|9h[Q[m PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 wl4yNC
6) 点击
，进行光程分析 kW9STN P:+:Cm< PS1：左图为相位vs频率图 uQlV zN.?
|qD<h PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) "Q( 8FF
P'+*d#*S 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 9UZX+@[F PS1：时间偏移量为33.3656ps K;~dZ
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 C /JFg-r RXDk8)^ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 C*$/J\6xy
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 .6*A~%-=[d
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 FVHL;J]nf1
}z[se)s 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 NZ#z{JI =+
PS：电场振幅在时域中的分布 :c>,=FUT
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 vzU %5,
sYL+;(#t PS:转换为真实的场 T r8+E;;
PS：将包络函数转换为真实场 !Pg Y n
11) 其它场测量工具 d@<XR ~);
C,E 5/XW 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 )-mB^7uXGv Z7Kc`9.0| PS：在输出光场上划定线段 anbr3L[!
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 .*Z]0~ &|
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 @RC_Ie=#)
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 `fH6E8N
B?]^}r t?s1@}G^
QQ：2987619807
