建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 +rAmy
8DAHaS; 使用工具箱：基本工具箱 =geopktpf
c`S`.WID 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ,z4)A&F[c;
~quof> 自由空间传输距离：10mm ~e|RVY,
4eF qD; VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 R;mA2:W)x
kq| r6uE 1) 脉冲传输 srzlr-J
C K#^`w 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 #)}K,FDd
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： N>pTl$\4 2) 复数场 v2w|?26L f
# :B14E 传输时间用 来表示 !4.VK-a9V%
6 zbqv 6 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 eELLnU{ "
]rNM3@bVy 脉冲的载波频率为 o,r72>|
WK2YHJ*$ 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： cn ~/P|B[ DT;n)7+, 3) 时间傅里叶变换 k|hy_? *
"A( D}~i 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： \wjT|z1+Y 1k)31GEQw 类似的定义同样适用于复数场 SEKR`2Zz,
7 sX#6`t 4) 包络函数 As{Q9o5j/
E z1-Nx 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： wI5(`_l{G 其对应的频域谱为： 'hGUsi
j.]ln}b/'+ 
$.Ia;YBf
pyw]ydB 1) 构建脉冲光源 FOyANN' I]@QhCm0 O#_\@f #[ PS:高斯脉冲光谱窗口 K ' ?`'7
*w#^`yeo 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 "F[e~S#V*
@
^q}.u` 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 E8/Pi>QW
m2a [ E0 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 2tw3 =)
i}L*PCP STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) {^@vCBE+
)H1\4LeP STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) l5 T0x=y9!
" k0gZb STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) #Zg pm"MW
r1&eA% eh STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 og?L 9
g#iRkz%l)& STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 h.pVIO`
u0Bz]Ux/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 6fm oI K{
5E#8F 
%N #A1
&s8vmUt 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 03 n+kh 
Ow N~-).%- PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 \IhHbcF`d
6) 点击
，进行光程分析 bXz*g`=; oe*fgk/o9 PS1：左图为相位vs频率图 Yc:>Yzj(z
b:PzqMh{G 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) kr\#CW0?
ok1w4#%, 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ,`ba?O?*G PS1：时间偏移量为33.3656ps 3>v-,S+
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 }vb.>hy 2U`!0~pod PS:在中心位置处测量光场随波长变化 )b~+\xL5J
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 v]'\]U^
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 m f\tMik<
~#dfZa& 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 SN 4JX
PS：电场振幅在时域中的分布 |&MO us #v
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 {wl7&25
'Yaq; mDY PS:转换为真实的场 YIs_.CTi
PS：将包络函数转换为真实场 ~J0r%P
11) 其它场测量工具 !<<wI '8
gDjAnz# 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 OWp`W at RNopx3 PS：在输出光场上划定线段 Us\Nmso
z
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 e F(oH n,
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 dn&4 84
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 3fUiYI|&7
U J uz +Mb}70^
QQ：2987619807
