建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Z^GXKOeq
`qa>6`\ 使用工具箱：基本工具箱 H:X(><J
q8 Rep 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 _kQOax{c/
YG>6;g)Zm 自由空间传输距离：10mm gBo~NLrf
Xvn \~Vr VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 wO"ezQ
2 m2$jp0 1) 脉冲传输 T V(%e4U=
u 1/q8'RW 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 +!"7=?} (t"rzH
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： W mZ,c_ 2) 复数场 Y,d|b V*FH
)|<g\>/ 传输时间用 来表示 Fzn#>`qG
KZwzQ" Hl 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 'jBtBFzP-
_H$Z }2g<z 脉冲的载波频率为 [I%'\CI;
U ymhBh 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： Cj# ?Z7}z 09Y:(2Qri 3) 时间傅里叶变换 eEg> EI_U
r8[Y wn <u 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： >I9|N}I
8YkCTJfBGu 类似的定义同样适用于复数场 *AA78G|
^%Fn| U\u 4) 包络函数 $EPDa?$*
>2;KPV0H 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： R!7a;J} 其对应的频域谱为： t 2&}
6G>bZ+ 
h]?[}&
-/ J2;AkGH 1) 构建脉冲光源 T2i\S9X 5C"A*Fg?; Z%I9:( PS:高斯脉冲光谱窗口 szD
BfGd%j
K yp(dp > 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ` /eh
W[.UM 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 _tVrLb7`s
}t5pz[zl STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) *wK7qS~VB2
>s"kL ^ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ? p^ ':@=
Y'M}lv$sa STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) \|Ya*8V
O<6!?1 |KP STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ;#6j9M0
_c6 zzGtH STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 C~:!WRCz
k0!D9tk STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ru1FJ{n
9/L J tM 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm =/F\_/Xw
kNTxYJ 
X. <2]V7!
HH,G3~EBF 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Se&%Dr3Nv 
[:C!g# o PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 kR|(hA,$N
6) 点击
，进行光程分析 Wy,Tf*[ vCtag]H2@ PS1：左图为相位vs频率图 S h RkL<
h5R5FzY0& 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) ppo\cy;
B=J/HiwV) 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 OgB ZoTT PS1：时间偏移量为33.3656ps |&a[@(N:zf
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 k84 JDPu# &li&P5!i PS:在中心位置处测量光场随波长变化 }9ZcO\M
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 LuIs4&[EW
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 7U {g' <
>QM$
NIf@ 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 kVb8 $Sp
PS：电场振幅在时域中的分布 Gn%gSH/
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 dsJHhsu6
Gm1vVHAxv PS:转换为真实的场 H&zhYKw
PS：将包络函数转换为真实场 3Q"4 -pd
11) 其它场测量工具 d ;W(Vm6
{,rVA(I@ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 +R?d6IjH 7lz" ^ PS：在输出光场上划定线段 $di8#O*
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 }];_u g*
"
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ^~%z Plv
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 3xnu SOdh
oZ (T` 5 @7aSq-(_l*
QQ：2987619807
