建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 URodv yD
<6s?M1J 使用工具箱：基本工具箱 TFWx(}1
8SGFzb! h 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 2y&m8_s-p
Kn C;j-j 自由空间传输距离：10mm c v b:FK
Y70[Nz VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ByrK|lVM0
b $f@.L 1) 脉冲传输 hZ0CnY8 '
0
7Cufo I 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 E-\<,=bh 5UQz6DK
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ^0/FZ)V8 2) 复数场 ?Sq?f?
6_m5%c~;+r 传输时间用 来表示 }jQxw i)
93-UA.+g 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 )5}=^aqd
Gya k?.@R 脉冲的载波频率为 cu4&*{
] {r*Z6bs 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： }hralef #N E*ug.nxy 3) 时间傅里叶变换 P,x'1 `k~
) x/Spb 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： Dk!;s8}*c [4NJ]r M% 类似的定义同样适用于复数场 G6C#M-S
y mdZ#I- 4) 包络函数 SO #NWa<0|
!1tHg Z2\ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下：
L7*,v5 其对应的频域谱为： R\%&Q|
2F0@ M|' 
v+ NdO$o
=/Ob
kVYf 1) 构建脉冲光源 4!pMZ<$3 uES|jU{]b B>&Q]J+R PS:高斯脉冲光谱窗口 l,n0=E w
42a.@Jb LQ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 2 sj[hI
4+ BWHV 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 nyyKA_# :5
t6GL/M4 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ~s@PP'!
^ lrq`1k STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) /;7\HZ$ @/
*f% u c STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,f@$a3}'Lx
S+^*rw STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) uD=i-IHT
v71j1Q} 6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 u^DfRd&P0
sN`2"t/s STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 {:U zW\5l)
~)\9f 1O{^ 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 {tUjUwhz(
#wXq' yi 
RRW/. y
S
VCTiG8t 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 ; B4x> 
(twwDI PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 td*1
6) 点击
，进行光程分析 J!O{.v C| #GODA PS1：左图为相位vs频率图 h<)YZ[;x
k9>2d' Q 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) /NFk@8<?
bXSsN\:Y@[ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 h(q,-')l_ PS1：时间偏移量为33.3656ps eI?|Ps{S
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 {+`'ZU6C F1m 1% PS:在中心位置处测量光场随波长变化 'Z(KE2&?
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ,t"?~Hl".
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 :<t%Sf
,"MR A 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 v:2*<;
PS：电场振幅在时域中的分布 Un [ olp
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 >3{#S:
m=g\@&N PS:转换为真实的场 M]FA
y "E
PS：将包络函数转换为真实场 L="ipM:Z
11) 其它场测量工具 0:NCIsIm<
<ttrd%VW 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 3X &'hz@ UH8q:jOi PS：在输出光场上划定线段 nK95v }p}Y
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 R^v-%mG9
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 VFm G \
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 )4nf={iM
+<l6!r2Z +JyD W%a:L
QQ：2987619807
