建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ED={OZD8
Y &Sk/8 使用工具箱：基本工具箱 @;we4G5
p=65L 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ,NQucp
1 f;k) x 自由空间传输距离：10mm Rx22W:S=C.
Q~A25Jf . VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 S 6r$n
DhwFD8tT 1) 脉冲传输 B9RB/vHH
*c+Kqz- 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ^Z{W1uYi Tc DkKa
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 9o]h}Xc 2) 复数场 -4&SYC w
L"akV,w4p 传输时间用 来表示 '@ym-\,
pk*cc h# 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 J<<0U;
ESl- k2 脉冲的载波频率为 h98_6Dw(]
,3t(' SE 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： S(c ,Sinc S'NZb!1+ 3) 时间傅里叶变换 K>2mm!{
v:MJF*/ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 3:f<cy
@"9^U_Qf1z 类似的定义同样适用于复数场 9nFPGI z+
xbFoXYqgP 4) 包络函数 MjAF&bD^
{jX
h/` VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： o!`.LL% 其对应的频域谱为： .`OyC'
<m"yPi3TY 
q^
{ Xn-G
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#U:_ 1) 构建脉冲光源 3d^zLL li4rK <O -vcHSwG b PS:高斯脉冲光谱窗口 mX)UoiXue
Q7X6OFl? 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ]wg+zOJu]+
4+t9"SD 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 uFM]4v3
:*aBi X" STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) (c `t'e
}|rnyYA STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters)
o *2TH2
}JXAG/<
STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Vd 2bG4 *=
~yH<,e STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) [:x^ ffs
sT" U} STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 %(GWR@mfC
3;(6tWWLT STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 d`D<PT(\
Y yq:5V! 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm nYJ)M
AG@
qEC -'sl< 
uFDJRQJ<
F V8 K_xj 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 }Yt/e-Yg%r 
*ip2|2G$ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 &?m|PK) I
6) 点击
，进行光程分析 gVM9*3LH6 c"w}<8
PS1：左图为相位vs频率图 zQJ9V\0
Az29?|e 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) pqmS
w
RF/I*5 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 T^3_d93}d PS1：时间偏移量为33.3656ps zc&>RM
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 X}.y-X#v5J A;nrr1-0 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 rPVz !(;k
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 l +BJh1^
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 g9>
0N#<
Ca]+*Eb9z{ 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 5D5
PS：电场振幅在时域中的分布 L>~wc oB
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 hj@< wU
P?GHcq $\ PS:转换为真实的场 1Wd?AyTY,
PS：将包络函数转换为真实场 QiB ^U^f
11) 其它场测量工具 A z.(tJ X"
(| DmYn! 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 gUf-1#g4\` q<mDs$^K PS：在输出光场上划定线段 hs IC5@s3
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 \ .+.V K
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 xc[Lb aBG
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 j4j %r(
Ws"eF0,'Z UR|UGldt_T
QQ：2987619807
