建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 >
U3 >I^Y
5L6.7}B 使用工具箱：基本工具箱 ]kNxytH\o
bzpi7LKN 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 4Ty?>'*|
;0_T\{H"nR 自由空间传输距离：10mm qX5]\nX&G
%+/v")8+? VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 0 F8xS8vK+
w:B&8I(n}w 1) 脉冲传输 W9gQho%9b
a. u{b&+9 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 L'
_%zO bL<H$DB6
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ';.TQ_I7Y 2) 复数场 XKp( 31])
@I Y<i5( 传输时间用 来表示 u@Gum|_=N
71Q`B#t0'Z 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 5D3&E_S
q:>`|~MX 脉冲的载波频率为 )`k+Oyvi<
~+ae68{p 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： q:vN3#=^qf fc:87ZR{ K 3) 时间傅里叶变换 B7A.~' =
jY9 tq[~/ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： i]zh8|"> ^38k xwh 类似的定义同样适用于复数场 cJT_Qfxx
h Q Att 4) 包络函数 zGO_S\
6UN{Vjr%` VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： jz'%(6#'gW 其对应的频域谱为： +7"UF)
~k
B$ =1@ 
/;TD n>lq
3Qv9= q|[b 1) 构建脉冲光源 HE4S%#bH> S-6i5H"B& YS9)%F=X PS:高斯脉冲光谱窗口 wc6#C>=F
(s1iY K 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 qyE*?73W
5U_ar 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 M;-FW5O't
H6#SP~V STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ^ y &2N
{dl@ #T u STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) R8% u9 o
3wgZDF38 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ^SUo-N''
odeO(zuU STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ='/#G0W
{=^< yK2q STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 w@N)Pu
up 3m um STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 sYTToanA$?
SZgan 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm )]}68}9
Q|P m 8{8 
HBa6Y&)<
.f zns20u 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 G#^6H]`[J: 
B8-Y)u1G PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ~r]$(V n
6) 点击
，进行光程分析 1N8YD .3 kdm@1x PS1：左图为相位vs频率图 0pe*DbYP5
kb*b|pWlO 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) >F!X'#Iv
0c#|LF_ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 du=[ r PS1：时间偏移量为33.3656ps Ycee x}X*5
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 M <)Vtn ~qW"v^< PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ) nn v{hN
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 kL}*,8s{
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 zL:k(7E
k*T&>$k}^ PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 QTI^?@+N>
PS：电场振幅在时域中的分布 iHOvCrp+X
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ,6\oT;G
8x6{[Tx
PS:转换为真实的场 x8h=3e$
PS：将包络函数转换为真实场 W QyMM@#
11) 其它场测量工具 cp 7;~i3
MW.,} f 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 [%7oq;^J .`N&,&H PS：在输出光场上划定线段 oth=#hfU^
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 fL R.2vJ
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 7vsXfIP+
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 2W`<P2IA
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QQ：2987619807
