建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 dq6m>;`
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g6 使用工具箱：基本工具箱 ^ 7cGq+t
\ a<h/ 4#| 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 }OR@~V{Gj
)[6 U^j4 自由空间传输距离：10mm J?1 uKR
^ogt+6c VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 2 86;=rN]*
zT.7 1) 脉冲传输 Yui3+}Ms
h bDXo : 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 iL&fgF"' O,
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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： .t-4o<7 3 2) 复数场 Oc#syfO
!u[9a;Sa# 传输时间用 来表示 $y &E(J
+F` S>U 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 ;-lXU0}&
Wx}8T[A} 脉冲的载波频率为 z"L/G
Oh`69
k 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： @Zu5Vp J w~A{(-
dx 3) 时间傅里叶变换 YeL#jtC
Dlae;5 D 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： `Bp.RXsd* QB u MJm 类似的定义同样适用于复数场 |Q6.29 9
m|n%$$S& 4) 包络函数 }Yzco 52
I\{ 1u 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： Q5`*3 h6p= 其对应的频域谱为： ~{g [<Qi
@7] yl&LZ 
5E;qM|Ns
x b~yM%*c 1) 构建脉冲光源 ) e+>w=t Y0@"fU35 4N_R:B-V u PS:高斯脉冲光谱窗口 $?Hu#Kn,(
T{. pM4Hd 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 f!uw zHA`?
3g,` .I_ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 `l
^9/_g'6
R6K m\N STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ,{u
yG:
q4:o#K# STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) kR-SE5`Jk
hHGoP0/o STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) /<=u\e'rE
>V?eog %~ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) W0@n/U
/sx&=[
D STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 wr/"yQA]
HZC"nb}r4 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ]Kt6^|S$a
{0wIR_dGX 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 O|{d[ eX
g0=z&2Q[_) 
5h=} j
q s6]- 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 :Uzm
@]%IK(| PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 . \ULbN3Z
6) 点击
，进行光程分析 ;~ )5s' mI-]/: PS1：左图为相位vs频率图 S]e|"n~@
)Xz,j9GzJS 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) eCDev}
>=I| xY, 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 _ @NL;w:! PS1：时间偏移量为33.3656ps ArI2 wM/v
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 +s, =lL jUYWrYJ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 'j8:vq^d
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 w7.V6S$Ga
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 VGy<")8D/
*k( XW_> PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 #C74z$
PS：电场振幅在时域中的分布 Z*]9E^
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 O~#!l"0 L+
Q0`wt.}V2 PS:转换为真实的场 ;40/yl3r3[
PS：将包络函数转换为真实场 Ct <udO
11) 其它场测量工具 zx"s*:O
0y 'H~( 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 c \J:
