建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ,Ma.V\T[
1_$xSrwcF 使用工具箱：基本工具箱 Gu=ST b
J8y0d1SG 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Iqs+r?
mj?16\|] 自由空间传输距离：10mm e6=]m#O9
%AF5 = VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 m8623D B"
>h Y"
3 1) 脉冲传输 .k TG[)F0b
569} Xbc/ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 nS()u}c;r 1B*WfP~
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： kF7(f|* 2) 复数场 @?C#r.vgp
s08u @ 传输时间用 来表示 gBu1QviU
c62 =* ] , 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 4E44Hzs
"i:T+#i({O 脉冲的载波频率为 2tayP@$
K!D
o8| 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： i?Ss: v^ )o!XWh 3) 时间傅里叶变换 j Clj_E
Ba\6?K 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： =O|c-k,f@ .@ iFa3 类似的定义同样适用于复数场 \qsw"B*tv`
-Xz?s 4) 包络函数 c= UU"
=TR,~8Z| 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： L.6WiVP) 其对应的频域谱为： ># +IaKL7
4Z[V uQng 
-ZW0k@5g
r!}al5~ & 1) 构建脉冲光源 n{*e 9Aw +@X5!S6 [fu!AIQs PS:高斯脉冲光谱窗口 ctQbp~-
I
PE}gp 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 XwM611
elJ)4Em 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 iq?#rb P#I
A`O <6
STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) .AV)'j#6P
nW\(IkX\ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) lA>\Ko
/Tz85 [%6 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Dj-s5pAW
&O[s: STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) G@S&1=nj3
WUAJjds STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 j-]&'-h}#
SM[{BH< STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 IL7`0cN(
>KG E- Yzj 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 3l!NG=R
D- 9\~gvh 
} :iBx
^Cz YDq 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 ]^"k8v/ 
uK*N u^ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 dOa!htx]
6) 点击
，进行光程分析 vnX S cnY3&rc PS1：左图为相位vs频率图 (J:dK=O@Z
z xD,E@lF 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) +2 cs#i
~QG ?k 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 k D~uGA PS1：时间偏移量为33.3656ps #;9 H@:N
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 ed~R>F > n1(?|aJ#1 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 \Z)1 ?fq
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 t> Q{yw
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 g: %9jf
l_FGZ !7 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 _rQUE ^9
PS：电场振幅在时域中的分布 p(3sgY1
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 6DS43AQs
V:K;] h*! PS:转换为真实的场 )jW(6
PS：将包络函数转换为真实场 W|Ldu;#
11) 其它场测量工具 f~& a-
O?K./So& 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 [p;*r)f2} Yt1mB[&f^ PS：在输出光场上划定线段 # JNy
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 " mj^+u-
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ,j;PRJ
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 DMgBcP
1 0N,?a \tt'm\_
QQ：2987619807
