建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 V[D[MZ
+ $i-"^ 使用工具箱：基本工具箱 S" ?py=7
NJJ sg^' 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ]{0R0Gr94
jxA`RSY 自由空间传输距离：10mm =L_L/"*rel
sO7$b@"u. VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 @ yJ/!9?^
,a_ F[uK 1) 脉冲传输 [s?H3yQ.
@kU{ 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 {XYv &K TTjj.fq6
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： J/(3:
a> 2) 复数场 :UjHP}s
vUa~PN+Iy 传输时间用 来表示 `q Sfo`
PA F2= 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 ?>47!):-*
rAqg<fR* 脉冲的载波频率为 Bvx%|:R
F5Ce :+h 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： h>B >t/k? v8!
1"FYL 3) 时间傅里叶变换 ,=KJ7zIK?
@W3f KF9*R 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： >W 2Z]V
C[ <OF/ 类似的定义同样适用于复数场 <qH>[ \
d!)
&@k 4) 包络函数 uiq)?XUKv
k,0R pE 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： xM85^B' 其对应的频域谱为： @D K,ka(
w?kdM1T 
: w_J/k5Zd
& i|x2;
v 1) 构建脉冲光源 oD_'8G} "El$Sat` <~# ZtD$G PS:高斯脉冲光谱窗口 #p~tkQ:'1
W&`_cGoP 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ;;BQuG
q[]EVs0$ew 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 d |Wpub
=g' 7 xA STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) V/i &8UMw
jTk !wm= STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) $oK, &_
}8 A] STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) o?uTL>Zin
'3=[xVnv STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) (PU0\bGA
z<_{m 4I; STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 qNER 6
h
&9Ld:p STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 R 7cY$ K{j
(A`/3A q+ 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 8^j u=
Fc>W]1 
y|V/xm+Fp
J!%Yy\G 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 Lu}oC2 
7~T E=t PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Q(gu ";&
6) 点击
，进行光程分析 f5zxy!dhKS LKY4rY!|@d PS1：左图为相位vs频率图 %YefTk8cr,
- fVeE<[ 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) ?,NZ /n
C/%umazP9 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 8m1 @l$ PS1：时间偏移量为33.3656ps A:[La #h|p
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 a_'W1ek-@ [~ ?LOH PS:在中心位置处测量光场随波长变化 , 6PV"E)_
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 yyxGVfr
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ;^xlDN
3toY #!1Ch 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 @5Q}o3.zA-
PS：电场振幅在时域中的分布 iyrUY
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 7 qA);N
f]q3E[?/ PS:转换为真实的场 Q?n} ~(% &
PS：将包络函数转换为真实场 1t=Y+|vA9
11) 其它场测量工具 Wcn3\v6_
t*y4)I !gR 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 1 9a"@WB@ ~}w(YQy=y PS：在输出光场上划定线段 9+h9]T:9
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 d6,%P 6
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 pm B}a 7
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 K+Al8L?K_
"cRc~4%K B` <(qPD
QQ：2987619807
