本報(bào)訊（記者黃辛）上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院教授詹黎課題組在超快激光領(lǐng)域獲得重要進(jìn)展，首次在超快激光器中產(chǎn)生并觀察到亞諧波析出呼吸孤子。相關(guān)成果近日發(fā)表于《物理評論快報(bào)》。

光孤子是一種傳輸過程中波形不發(fā)生改變的波包，是色散和非線性共同作用的結(jié)果。呼吸孤子和許多非線性現(xiàn)象有著內(nèi)在關(guān)聯(lián)，有助于理解怪波、湍流、颶風(fēng)、海嘯等極端現(xiàn)象，并在超快激光產(chǎn)生及激光穩(wěn)頻等領(lǐng)域具有直接應(yīng)用。

研究人員研究了超快激光器中亞諧波析出呼吸孤子現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)當(dāng)呼吸頻率接近腔頻的亞諧波頻率時(shí)，系統(tǒng)的兩個(gè)本征頻率會(huì)發(fā)生耦合，呼吸頻率被鎖定到腔頻的亞諧波，實(shí)現(xiàn)亞諧波析出呼吸孤子?；诖耍芯咳藛T提出異常點(diǎn)耦合模型解釋了這種呼吸孤子超快激光的產(chǎn)生機(jī)制。

孤子脈沖寬度一般在百飛秒量級，其單個(gè)脈沖形狀及飛行時(shí)間難以被精確測定。而基于脈沖強(qiáng)度和重復(fù)測量等的手段因其測量誤差的影響，不足以說明呼吸孤子的亞諧波效應(yīng)。“因此，研究人員開發(fā)出了一套精度達(dá)20阿秒的超快時(shí)間事件單點(diǎn)測量系統(tǒng)——色散時(shí)域干涉儀，使單點(diǎn)精確測量孤子間相互作用和脈沖形狀成為可能?！闭怖璞硎?，基于此項(xiàng)技術(shù)，研究人員捕捉到相鄰孤子間的相對時(shí)間和相位信息，發(fā)現(xiàn)呼吸孤子的相對時(shí)間和相位可被嚴(yán)格局域在一些分立的點(diǎn)，從而驗(yàn)證了呼吸孤子的亞諧波效應(yīng)。

同時(shí)，研究人員還發(fā)現(xiàn)亞諧波析出效應(yīng)可以顯著提高呼吸孤子的穩(wěn)定性，極大降低激光輸出的噪聲水平，從而有效提高呼吸孤子激光器的性能，對激光穩(wěn)頻開發(fā)及激光頻梳應(yīng)用有重要意義。詹黎表示，利用這種特性，還可在非線性微腔中捕捉亞諧波呼吸孤子，這將有助于超高重復(fù)頻率的測量和微腔頻梳的穩(wěn)頻。

來源： 《中國科學(xué)報(bào)》