建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 /!?b&N/d)
!9.k%B: 使用工具箱：基本工具箱 /W GD7\G'8
}.a {;{y 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 E .%V 0}
S B~opN 自由空间传输距离：10mm C$ p012D1
~&? 57Sw*m VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 E{0e5. {
5dG fO:Dy_ 1) 脉冲传输 NH;e |8
0W0GSDx 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 )DmydyQ' |8p SMgN
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： "cyRzQ6EH 2) 复数场 7t+d+sQ-l
4> uN H5 传输时间用 来表示 _TLs pqi
+`bnQn]x+ 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 3?K+wg s
u H?dy55 Y 脉冲的载波频率为 tnAj3w c
E
mg=, 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?^DI:` : tBe/(e4# 3) 时间傅里叶变换 ?N<,;~
~j>yQ%[v 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： V~VUl) >fMzUTJ4 类似的定义同样适用于复数场 & #JYh=#
L[ZS17 ;* 4) 包络函数 T$`m!mQ4
`*cqT VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： ;O1jf4y 其对应的频域谱为： Ypl;jkHP
8nn g^ 
:2H]DDg(
Auc&dp W 1) 构建脉冲光源 V@]SKbK}wN TFG?
EO "f8,9@ PS:高斯脉冲光谱窗口 Rz&`L8B z
3b\s;! 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 sBYDo{0 1
\?oT.z5VG& 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 Ux1j +}y
2Y%7.YX" STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) c0Bq m
|||m5(`S STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) L) {V(*K '
SHs [te[ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) |{(JUXo6K
gm
p Y[ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) qtdkK LT
U# [T!E STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 4lR+nmAZ
FAL#p$y} STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 .rG~\Ws
[Rub 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 ]zVQL_%,
P>u2""c 
6eUGE 4NF(
%E/#h8oN{ 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 ,t QN L\t 
34X]b[^ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 GApvRR+Z
6) 点击
，进行光程分析 M"W#_wY; [L7s(Zs> PS1：左图为相位vs频率图 BriL ^]
Xp| 4 WM 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) )Nx*T9! Q
kP}l"CN4 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ftc LP PS1：时间偏移量为33.3656ps ( tq);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 *Gv:N6 Q! 3-P PS:在中心位置处测量光场随波长变化 O7_y QQAA
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 <mki@{ ;|
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 3 ^x&G?)
v(R^LqE 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 +|b# |>6
PS：电场振幅在时域中的分布 *;Mc 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 F WU >WHX
GFE3 p PS:转换为真实的场 ^7ID |uMr
PS：将包络函数转换为真实场 $L( ,lB
11) 其它场测量工具 o/
51 RH
} "nm3\Df 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 3QKB uo ]@cI _n PS：在输出光场上划定线段 FeS
,TQ4j
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 =w; -4
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 #g@4c3um|
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 a!4 p$pR
8@+<W%+th ?Fl O,|
QQ：2987619807
