建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 S__ o#nf`%
_:TD{ EO$ 使用工具箱：基本工具箱 J4x1qY)Y&v
J]Y." hi 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ku\_M
E|Z Y2&J`4 自由空间传输距离：10mm *BSL=8G{
ps Yfz)1; VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ;;UvK
v
B_:K.]DK` 1) 脉冲传输 U-|g tND
:JPI#zZun 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 ~r=u1]z m,8A2;&,8
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： Q%@l`V)Rs 2) 复数场 & {B,m%G
]1g t|M^ 传输时间用 来表示
#p\ sw
,A_itRHH 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 _{-GR -
}/M ~ 脉冲的载波频率为 Vrz<DB^-e
Ei}B9 &O 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： M a_! 1Y !dmI}<@&k 3) 时间傅里叶变换 2\m+
AEEy4 9e 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： jL cW;7OAC %B#Ewt@[ 类似的定义同样适用于复数场 dpTap<Noby
Nnx"b 5I}n 4) 包络函数 }1'C !]j
^${-^w@,%V VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： o#E
z_D[ 其对应的频域谱为： /&dC? bY
g_.BJ> Uv 
nuXaZRH
,]Hn*\@p[c 1) 构建脉冲光源 Lv#DIQ8y DUY#RJf K2)),_,@5+ PS:高斯脉冲光谱窗口 CJ
KFNa
bCc^)o/w 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 e,8C }
2
5a -8/.}cP 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 .rax`@\8
0I079fqk< STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) sL[,J[AN;
1<pbO:r STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) -s4qm)\
7?B]X% STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Ks9"U^bPs
{ 5h6nYu STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 5(TI2,4
KJJ8P`Kx STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 mtmtOG_/=
f E7[ Sk STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 P xy(YMv
g9p#v$V 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 N CX!ss
tUL(1:-C 
Xg#Dbf4
-KbT[] 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 LWf+H 4iZ} 
,SS@]9A & PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 =as ]>?<
6) 点击
，进行光程分析 kLADd"C L 'H1\'
o PS1：左图为相位vs频率图 ~ia#=|1}
<86upS6 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) 0M-Zp[w\-
(F~eknJ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 c :hOQZ PS1：时间偏移量为33.3656ps P g7W:L7
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 w/> k /dBQ*f5 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 NC l $vc;,
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 !f] F'h8
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 js'* :*7
V=\&eS4^" PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ] E`J5o}op
PS：电场振幅在时域中的分布 x^9W<
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 [Gy sx
x1?p+ PS:转换为真实的场 RhXX/HFk
PS：将包络函数转换为真实场 !#g`R?:g
11) 其它场测量工具 rJ KX4,M
4?1Ac7bE 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 J1P82=$, * +lnAxRa? PS：在输出光场上划定线段 wz T+V,
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 u*}6)=+:
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Q->'e-\E<"
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 %nVnK6[sox
J1yy6Wq3[ <`~] P$
QQ：2987619807
