建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 19 g-#H!
q#6K'=AC 使用工具箱：基本工具箱 c9
&L K J6
; xz}]@]Ar 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 CY4ntd4M
fx"~WeV cO 自由空间传输距离：10mm GY3g`M
A_ftf 7, VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ){sn!5=
|)4aIa 1) 脉冲传输 Gy 3t
#guq/g$ 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 Q!T+Jc9N Za>0 &Fnf
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： O 8\wH 2) 复数场 _[kZ : #
K,$Ro@! 传输时间用 来表示 _'.YC<;
zG|#__=T 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 fl4z'8P"(
#\{j/{VZ 脉冲的载波频率为 B<
6E'
V t [Kr 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： in[yrqFb7t G(*7hs 3) 时间傅里叶变换 'A#bBn,|
%" C%p A 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 9?6]Z ag "L)=Y7Dx 类似的定义同样适用于复数场 d$;1%rRj8
u~-,kF@ 4) 包络函数 B S^P&TR!
- /
tzt 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： DEFh&n 其对应的频域谱为： y?}R ,5k
sT ;:V
T l%n|pc
zNo( |;19 1) 构建脉冲光源 E d^F_Gg# X *f le /BaXWrd+ PS:高斯脉冲光谱窗口 Aq5@k\[
\qA^3L~;5 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 YZH qy++x
{T=rsPp<@ 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 x$WdW+glZ-
aP}%&{iC* STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) N =0R6{'
MF}}o0P STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) mKh <M)Bz
&# w~S~ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) @XSxo UF\
l}aJRG6U STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) z"*$ .
c8=@ s# STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 OZc.Rtgc
}2;{ }J STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 >.}ewz&9o
B*,Qw_3dG 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 #ozQ F~
OpT0V]k^"9 
5"cYZvGkJ
^;xO-;q 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 OD~TWT_ 
/U1 jCLR' PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 {z j<nu
6) 点击
，进行光程分析 xn`<g|"# 6 lKM 5,Oa PS1：左图为相位vs频率图 A>OGU ^
HbUadPr 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) NW=tZV Q<X
"p [FFg 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ,2y " \_ PS1：时间偏移量为33.3656ps |:{H4
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 5%Xny8
]|D Ac@ zTK6> PS:在中心位置处测量光场随波长变化 |vLlEN/S
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 3~uWrZ.u
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 S}T*g UO
g 0n
5&X 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 F#a z&
PS：电场振幅在时域中的分布 LmA I vEr
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 Om/mpU /U
B<A=U r PS:转换为真实的场 .^}
vDA
PS：将包络函数转换为真实场 ^9zFAY.|
11) 其它场测量工具 RgQ;f YS
a| s64+ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 a!?&8$^< nP+]WUnY PS：在输出光场上划定线段 =C[2"Y4JK0
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Z%uDz3I\Q"
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 8pQ:B/3=
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 F~ Z~OqCS
G^ 2a<?Di WV8?zB1
QQ：2987619807
