建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 dV{mmHL
W7c
B 使用工具箱：基本工具箱 l_4 ^TYF
vw$b]MO! 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 j rxq558
]4r&Q4d>O 自由空间传输距离：10mm ;<*USS6X
505ejO| VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 gb4$W@N7V
K ,6{c^qf 1) 脉冲传输 3ZbqZ"rE
ArjRoXDE 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 BnfuI U%0|LQk5
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： &^w " 2) 复数场 Q{5.;{/eC
)G;H f?M 传输时间用 来表示 0_AIKJrL
=7# "}%4Q 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 $E !f@L
b@Dt]6_ UL 脉冲的载波频率为 .'. bokl/
;>/yY]F7 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： K2\ )9 itE/QB 3) 时间傅里叶变换 _;%l~q/
`A5n6*A7 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： %iME[| u& 8GRB6 -.h 类似的定义同样适用于复数场 h6IO ;:P)
u\M xQIo'u 4) 包络函数 HO_(it \
o~W,VhCP 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： k 7{ |\w% 其对应的频域谱为： "LH!Trl@k
R^=v&c{@ 
a\ ~118 !
BJ\81 R 1) 构建脉冲光源 `>b,'u6F SSbx[<E3 D SWmQQ PS:高斯脉冲光谱窗口 ,jtaTG.>
pr1bsrMuL 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 `KE]RTq
@ULWVS#t2 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 y Tn<5T[H
xG(iSuz STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) FV3[7w=D\
RnU7|p{ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) -"{g kjuv
)FmIL(vu STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 'x<oILOG
-j2y#aP STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 9[W >`JKo
q9PjQ% STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 s[dIWYs#
H'7s`^-
>I STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 6`G8 UDK>F
U* c'xoP 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 Wv9L }@J
.p*?g; 
`m8WLj
C^5 V 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 g]c6_DMfb1 
.Pte}pM"v PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Jw&Fox7p
6) 点击
，进行光程分析 WC37=8mA { o 5^nd PS1：左图为相位vs频率图 #`f {\
#d*gWwnx" 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) L|:C Q
RLL%l 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 lKQevoy' PS1：时间偏移量为33.3656ps XJKns
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 r\FZ-gk}Q md?
cvGDE PS:在中心位置处测量光场随波长变化 $$W2{vr7+
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 6Z' K1
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ~K;hXf
L<3+D 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 -Ah&|!/
PS：电场振幅在时域中的分布 `4X.UP J
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+ q;}ZvG
: ir3u PS:转换为真实的场 Ycq )$7p
PS：将包络函数转换为真实场 *RV Cz|0%w
11) 其它场测量工具 guGX
G+
' (X B|5 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 #"?pY5 (" e8wPEDN*4 PS：在输出光场上划定线段 _x3=i\O,
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ;H`@x Lv*
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 #gT"G18/!
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 n- ],!pL^
QG~6mvD Fj2z$
QQ：2987619807
