VirtualLab Fusion | 飞秒脉冲在色散海水中的传输

飞秒量级的超短脉冲具有宽光谱特性，其短脉宽优势带来了许多应用可能。然而，这类脉冲在色散介质中传输时，由于群速度色散效应，不同频率分量以不同速度传播，导致脉冲难以维持初始脉宽特性。海水的色散特性对水下飞秒激光传输有着重要影响，直接关系到水下探测、通信等应用的实际效果。

本案例通过VirtualLab Fusion光之数字模型平台，仿真研究了5-fs脉冲在海水中的传输过程，系统展示了脉冲展宽及时域波形变化现象。

建模任务

仿真采用中心波长为800 nm、脉宽为5 fs的超短脉冲作为输入光源。海水介质依据实际光学特性设置色散参数，以准确模拟其对脉冲频谱各分量的差异化延迟效应。

在VirtualLab Fusion中，通过配置色散介质模型与脉冲传播算法，搭建从光源经过海水介质到探测面的完整传输链路，为时域波形分析奠定基础。

结果分析

仿真结果清晰呈现了5-fs脉冲经海水传输后的时域演化过程。由于海水的正常色散特性，脉冲在传播过程中发生了明显的展宽现象，不同频率成分在时域上逐渐分离，导致脉冲宽度显著增加，同时峰值功率随之下降。

通过对不同传输距离下的时域波形进行对比分析，可量化色散效应对超短脉冲的劣化程度，为水下飞秒激光系统的参数设计与传输距离评估提供数值参考。

VirtualLab Fusion凭借其强大的色散介质建模与超短脉冲仿真能力，为飞秒脉冲在复杂色散环境中的传输研究提供了完整的数值分析方案。其场追迹技术能够在时域与频域两个维度精确处理脉冲传播问题，图形化的数字孪生工作流使系统搭建与参数扫描直观高效。