建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 aU&p7y4C@
Y#aL]LxZE 使用工具箱：基本工具箱 SZVNu*G!H
<%d/"XNg[D 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 b)+nNqY|
e :W]B)0/e 自由空间传输距离：10mm )Z4ilpU,
HW|5 ' opF VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Vr/UY79
$7 J9Yzp?L 1) 脉冲传输 dJvT2s.t[
?w^MnK0U) 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<Tx'Y a B{}<DP.
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： aCxF{>n
2) 复数场 EKQ\MC1
Ez()W,6]g 传输时间用 来表示 *dmB Ji }
!{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 IKaa=r~
sd5% S zx 脉冲的载波频率为 A W{"9f4
G5Mo IC 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： >:C0ZQUW P 8& BtA 3) 时间傅里叶变换 B3AWJ1o
CjRU3
(Q 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： =6.4 ?/@ U#Qy 类似的定义同样适用于复数场 MUQj7.rNa
{[I]pm~n 4) 包络函数 P y@/\V
`jHbA #sO 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： 19h@fA[: 其对应的频域谱为： `[)!4Jb
5%r:hO @S 
PTS
dW~3
s(.H"_ a 1) 构建脉冲光源 {s7
3(B" <%Al(Lm0 !"d"3coQ? PS:高斯脉冲光谱窗口 i! <1&{
te[#FF3{ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 #ET y#j KL
=&K8~
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 ,=IGqw
@S<6#zR STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) {D$5M/ $
@s dHB ./ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) e,K.bg i
mu*RXLai STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) WGwIc7
\{EYkk0] STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) UdOO+Z_K%
[4 v1
N STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ?hmuAgOtbh
<B&vfKO^h STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ,f@\Fs~n
p
j 06 mky
9;7|MPbR 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 Z mc" 
Di"Tv<RlQ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 |) 65y
6) 点击
，进行光程分析 IZ_?1%q>} a=4 `C*) PS1：左图为相位vs频率图 wnU-5r&!]
8-"D .b4 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) 5wa'SexqE
'
~ 1/*F%8 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 [G",Yky PS1：时间偏移量为33.3656ps 6_L<&RmLg
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 ;(-Wc9= (M 2hK[ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 LzQOzl@z
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 K (,MtY*
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 8ZF!}kb0F
r"9 h pZH 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 ][dst@?8Oz
PS：电场振幅在时域中的分布 < U y $b4h
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 `t"7[Zk
j#jwK(:] PS:转换为真实的场 f hjlt#
PS：将包络函数转换为真实场 N9#5 P!
11) 其它场测量工具 Dk E f;P
N*f ]NCSi 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ^;sE)L6 skYHPwJdW PS：在输出光场上划定线段 jmG)p|6
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 BJt]k7ku+
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ZPG~ @lU
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 -(},% !-_
t*J?#r *P/DDRq(2
QQ：2987619807
