建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 yIf}b
*=9# tYn~ 使用工具箱：基本工具箱 b-zX3R;
UYrzsUjg& 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 'I>#0VRr
s K/" 自由空间传输距离：10mm D=s c41]
_";pk _ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 b{>dOI*.}
|B$\3, 1) 脉冲传输 bCe-0 !Q
'R'a/ZR`B7 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 -86:PL(I" 3(*s|V"
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： {1DYXKe 2) 复数场 -?1J+}?
5m ?$\h 传输时间用 来表示 i O|,,;_
* .VZ(wX 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 ~R AH -]
7O^ S.( 脉冲的载波频率为 9?$!=4
iX6jvnJ:/ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： ! *UdY( HWOH8q{f! 3) 时间傅里叶变换 r$Qh`[<
PuCA
@qY 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： T@Z{KV"S 6|cl` }g_j 类似的定义同样适用于复数场 x.Ml~W[
}3y\cv0ct 4) 包络函数 :]Qx T8B
NWK_(=n 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： ^(vd8 &71 其对应的频域谱为： S
Tk#hhx
NYvj?>[y 
yLOLv6g~e
Z@/5 ~p 1) 构建脉冲光源 &r u0i@?) Y{tuaBzD as!j 0j% PS:高斯脉冲光谱窗口 <j3HT"^[D
C
P{h+yCj 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 9' h^59
KZfRiCZ 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 5K~6 `
:K:g yVrC STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Y g?{x@
TJ:Lz]l > STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Uk\U*\.
8:fiO|~% STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) SH|$Dg
i%8 sy STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ]bweQw@i
hj,x~^cS STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 D / UGN+
ZE` {J =, STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 >K%x44|
&}1)]6q$ 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 l:f
sZO4
\]%U?`A 
G].KJ5,y
K^ \9R 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 3IFU{0a` 
E76:}( PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 _y UFe&
6) 点击
，进行光程分析 m@~x*+Iz )zo ;r!eP PS1：左图为相位vs频率图 cC.DBYV+-
2_X0Og8s[ 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) e IA=?k.y
^ BKr0~4A 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 <@ u6*] PS1：时间偏移量为33.3656ps gBu4` M
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 jq{ I x >B7OTGw PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ;zDc 0qpw
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 [_n|n"M
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 @jKB!z 9{
W:\VFP f2 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 mN02T@R-
PS：电场振幅在时域中的分布
N=9lA0y+
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 h6/Z_ Y
J?'!8,R X PS:转换为真实的场 UhK,H
PS：将包络函数转换为真实场 S}X:LHr*
11) 其它场测量工具 2| BE{91
sa* -B 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 tO7{g E<dN=#f6 PS：在输出光场上划定线段 wn`budH?c8
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 dp_q:P4; B
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 .Ko`DH~!,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 hM}2++ V
uk,f}Xc z@~rm9d
QQ：2987619807
