建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 x92^0c Mf
e*:K79 y 使用工具箱：基本工具箱 MmT/J1zM
m}"Hm(,6 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ;R?@
D]
h( | T. 自由空间传输距离：10mm ?N Mk|+
T fLqxioqZ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 w!f2~j~
2"ax*MQH<^ 1) 脉冲传输 {- Y;!
cH5i420;aO 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 *ID=X!v 6K.2VY#
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： Y1PR?c
Q 2) 复数场 HI8mNX3 "j
.6wPpL G?{ 传输时间用 来表示 YSD G!
!5ps,+o 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 z!}E2j_9P
dFz"wvu` o 脉冲的载波频率为 z
CLaHx!
5 JzvT JMx 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： p2STy\CS b| L;*<KU 3) 时间傅里叶变换 uxfh?gsL
o~LJ+m6-) 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： d( v"{N} !l [;,l 类似的定义同样适用于复数场 8C3k:
D[
im>(^{{r& 4) 包络函数 MPB[~#:
-@> {q/ 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： 7H Har'=T 其对应的频域谱为： Sdq}?- &Sa
*Soi 
(' &lAn
Fd9[Pe@?` 1) 构建脉冲光源 /v! yI$xc ](r}` u%}y A]BeI PS:高斯脉冲光谱窗口 kt yplo#F
S!?T0c?> 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 rL5=8l
r^
r+h[V 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 + <bj}"
R~g|w4a@sC STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) #49l\>1 z
$?GggP d STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) tc~gn!"
B}"R@;N STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) >G`p T#
lNe4 e6 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) LLx0X
O@
mEY#QN[eq STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 H oQb.Z
0+\725DJ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 H!;N0",]N
8qe [x\,"8 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ?1=.scmgDG
y [Vd*8 
= 3(v4E':5
alJ0gc2?
5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 A'EI1_3{ 
I0
t#{i PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Jh+;+"
6) 点击
，进行光程分析 eT%x(P {6u)EJ PS1：左图为相位vs频率图 vQ <
~-E
>DRxF5 b{ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) Fyvo;1a
D`XXR}8V 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 nlv,j& PS1：时间偏移量为33.3656ps o)I)I/v
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 JA^!i9 8{ JC '3x9_<z PS:在中心位置处测量光场随波长变化 C PZ{
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 5*z>ez2YQ7
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 hj];a,Br&
=1[_#Moc6 PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 z83v
J*.
PS：电场振幅在时域中的分布 q^[t</_ N
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 bidFBldKl
?8
}pZ_ j PS:转换为真实的场 XL*M#Jx
PS：将包络函数转换为真实场 W* LC3B^
11) 其它场测量工具 @ !iS`u
JpXv+V 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 M~zI;:0O jr6 0;oK+ PS：在输出光场上划定线段 :'DX
M {
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 |5flvkid
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 4Uny.C]
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 /Am9w$_T[
T#*,ME7|m d- ZUuw
QQ：2987619807
