建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 5!8-)J-H
c8q G\\t[ 使用工具箱：基本工具箱 Bd8hJA
9\:w8M X' 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 _Qg{ ;
M&OsRrq 自由空间传输距离：10mm 'f8
p7 _F
Lg b VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 QU,?}w'?d
>pnz_MQ 1) 脉冲传输 ]a=l^Pc(xN
Rd0?zEKV 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 T%w(P ^qk =@%MV(
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： 0OEtU5lf`y 2) 复数场 ;2B PPZ
@YsL*zw 传输时间用 来表示 g{]e j
<9 T
[yg 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 ijg,'a~3E
IN>Ts To 脉冲的载波频率为 =O;eY ?
4">84,-N 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： 9z5 z {8_:4`YZ 3) 时间傅里叶变换 ,I= O"z>9
80cm6?,xu 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： (Y&R0jt c'S M>7L 类似的定义同样适用于复数场 ]2g5Ka[>w
\#HL`R" 4) 包络函数 *SWv *s D
j _hj CQ 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： e_\SSH @tw 其对应的频域谱为： WtMcI>4w
uLF\K+cz 
MuN [U17FB
oK%K+h 1) 构建脉冲光源 8}]l9"q( UX03"gX
4D0( Fl PS:高斯脉冲光谱窗口 @b4b{d5 [
MI? ]8+l 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 J*/$ywI
Ti /;|lP@ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 k:@a[qnY
l^)o'YS y STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) PsacXZNs\N
"bL P3 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) "~B~{ _<j
bwv/{3G,Ys STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) W5 M
]
AN50P!FZW STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) d91I
m/SJ4op$ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Ov F8&*A
aU ,0gvI(} STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 }mkA Hmu4
i G?w; 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 !]n{l_5r
ufH uI* 
btJ ,dpir
ZP]2/;h 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 Y0R\u\b 
P*?d6v,r PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 g wZ+ GA
6) 点击
，进行光程分析 h Kp,4D>2_ A ?%XO
% PS1：左图为相位vs频率图 E`
:ZH
3Y.d&Nz 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) 'US8"83
r? 6Z1 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 <ls i.x\y< PS1：时间偏移量为33.3656ps VuYWb)@
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 OgzGkc@A U~JG1#z6 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 81%qM7v 9H
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 f
z/?=
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ru(?a~lF8~
sWqPw}/3> 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 f D]An<
PS：电场振幅在时域中的分布 'Kt4O9=p
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
5,G<}cd PS:转换为真实的场 ^Y*`D_-G
PS：将包络函数转换为真实场 ~ ]m@k' n
11) 其它场测量工具 ?trt4Tbe/
Y'+F0IZ+ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 <Bob#Tf
~ pU'`9f Li_ PS：在输出光场上划定线段 N'Z_6A*-
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 [|m>vY!
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Y;%R/OyWY
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 }(vOaD|k =
{ 8|Z}?I 80R= r
QQ：2987619807
