建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 @UBp;pb}=h
IHfqW? 使用工具箱：基本工具箱 N/p _6GYMa
o! d0 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ea/6$f9^
_E7eJSM. 自由空间传输距离：10mm i[ lH@fJm_
=="SW"vNi VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 3+ 'w% I
~yg9ZM 1) 脉冲传输 =cY]cPO
YN3uhd[2 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 c 0~'5Mlp >n62csO
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： r e2%e-F" 2) 复数场 M,P_xkLp
}qg&2M%\ 传输时间用 来表示 <z PyID`
48VsHqG 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 v4G kf
>@o*v*25 脉冲的载波频率为 !LA #c'
hCrgN?M z 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： O jmz /W
_L ].n)b 3) 时间傅里叶变换 *{bqHMd4L
$6[]c) ( 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 2J5dZYW nNr3'6lz 类似的定义同样适用于复数场 Z9y:}:j"
*BV .zbGm 4) 包络函数 )sr]}S0
]
D(3 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： V^D#i(5 其对应的频域谱为： 70Am]L&M
'_%Jw:4k 
c4|.!AQ>
lPQH_+)Z" 1) 构建脉冲光源 0 N(2[s_A >=(e}~5y (`N/1}vk PS:高斯脉冲光谱窗口 &W%TY:Da|
{rDZKy^f 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 6)8']f
g|oPRC$I' 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 Q] HRg4r
) )N c|` STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) S;C3R5*:
A@4Cfb@ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) "#() 4.9
Lv"83$^S9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,^(T^ -
D'X'h}+2 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) QZY (S*Up
a ]*^uEs STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 E_z@\z MB
A, os rv STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 N=kACEo
t%%I .zIV7 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 5D#*lMSP"'
>3JOQ;:d8 
Q'N<jX[
$T6<9cB@ 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 ?'%&2M zM 
Kfi A 7 W PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Sa Nx;xgi
6) 点击
，进行光程分析 (-
uk[["3 4xlsdq8`t PS1：左图为相位vs频率图 :p{iBDA
C'Ymz`iQ 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) srC jq
k $);<= ZI 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 }K/[3X=B PS1：时间偏移量为33.3656ps H/b(dbs
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 P
_ SJK ,Ubnz PS:在中心位置处测量光场随波长变化 j6\{j#q
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Yv{AoL~
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ,UP6.C14
$6_J` 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 3K'3Xp@A
PS：电场振幅在时域中的分布 GV9"8M Z6
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 e'jR<ln|
eRf 8'-"#- PS:转换为真实的场 j>6{PDaT
PS：将包络函数转换为真实场 B H}u\K
11) 其它场测量工具 zIL.R#|D=
UkdQ#b1 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 `1P
& d+b TRnL PS：在输出光场上划定线段 B!5gD
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 '
ft
|
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 8z+ CYeV
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 m\t
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2]7nw1& 6 2LZ}yn_"
QQ：2987619807
