建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 yNT d_XPL
@KG0QHyiU 使用工具箱：基本工具箱 <hT\xBb:
xad`-vw 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 c:[k+_Zr
| HazM9= 自由空间传输距离：10mm @Mk`Tl
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A VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 pYO =pL^Q
MvV pp;bd 1) 脉冲传输 R>'
%}|v/
h}b:-a 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 VYyija: Z`Yt~{,Q
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： >rG>Bz^Pu 2) 复数场 zF&VzN R2
9I/b$$?D 传输时间用 来表示 ^l &lwSRVt
h8rW"8Th 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 :t?B)
%>_[b, 脉冲的载波频率为 :1v,QEb\
gGqr Fh\ 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： t0)1;aBZ 8tvmqe_G 3) 时间傅里叶变换 QV4|f[Ki%
?vXgHDs^T 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： &$"#hGg "gJ?LojB < 类似的定义同样适用于复数场 $:ush"=f8^
8-$t7bV5 4) 包络函数 'o$ j~Mr
b|#=kPVgL} 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： ZR. k' 其对应的频域谱为： 0RR |!zEu
,0l
Od < 
=]5t YIU
= C %)(| 1) 构建脉冲光源 \ ovs[& 3bEcKA_z( AGhenDN V PS:高斯脉冲光谱窗口 F%>$WN#2
obb%@S` 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 *D5 xbkH=.
WP<L9A 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 ;?h[WIy
{gMe<y STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 0cG '37[
rxCzPF STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) TykT(=
{q>%Sr]9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) + NlnK6T/
~(kEGEF STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 4,RPidv%O
XM'tIE+| STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 /$^Tou/v
I{Du/"r# STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 F)3+IuY
~Xi@#s~ 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 emSq{A
:e<jD_.X 
NAYLlW}A
h nydH-;cz 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 ?sfqg gi 
:!gNOR6Lh PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口
(s8b?Ol/
6) 点击
，进行光程分析 l 9K`+c+t \J LGw1F PS1：左图为相位vs频率图 Q14zc0N
q4ROuE|d 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) .?}M(mL
g`fG84 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ) &6gju7( PS1：时间偏移量为33.3656ps M/ S~"iD
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 9A |A@E# `_/bg(E PS:在中心位置处测量光场随波长变化 :s aP
:&
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 W>3S%2d
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ch
i=]*9
Gxr\a2Z&r% 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 |q`NJ
PS：电场振幅在时域中的分布 p
fc6;K:d
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 :a wt7lqv
d$IROZK-D PS:转换为真实的场 !G OaBs
PS：将包络函数转换为真实场 2 6#p,P
11) 其它场测量工具 @3`5(xwzm
zlMh^+rMX 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ybaY+
