近日《中國(guó)激光》雜志社旗下《Advanced Optics》發(fā)布2019年被引用數(shù)量最多的10篇論文。

此次為大家介紹一篇光學(xué)孤子方面入選的論文《Revealing the behavior of soliton buildup in a mode-locked laser》

 

對(duì)于非線性系統(tǒng)，瞬態(tài)現(xiàn)象和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)是一個(gè)非常重要的特征。比如在鎖模光纖激光器中，雖然對(duì)于產(chǎn)生穩(wěn)定的孤子序列已經(jīng)有比較深入的了解，但是對(duì)于最初的孤子自激產(chǎn)生的研究，一直較為欠缺。主要原因是缺少對(duì)于瞬態(tài)過(guò)程的探測(cè)手段。近年來(lái)，隨著時(shí)間拉伸技術(shù)的發(fā)展（Time-Stretch Dispersive Fourier Transform, TS-DFT），使觀察單次瞬態(tài)現(xiàn)象成為可能。

過(guò)去20多年里，對(duì)于被動(dòng)鎖模的建立機(jī)制，有許許多多的理論和實(shí)驗(yàn)上的探索。在出現(xiàn)時(shí)間拉升技術(shù)之前，瞬態(tài)現(xiàn)象只能通過(guò)示波器來(lái)觀察，但是示波器無(wú)法解析出瞬態(tài)的建立過(guò)程。進(jìn)來(lái)隨著時(shí)間拉伸技術(shù)的出現(xiàn)，瞬態(tài)光譜和時(shí)域動(dòng)態(tài)都可以被觀察到了。
 

使用時(shí)間拉伸技術(shù)觀察被動(dòng)鎖模光纖激光器中孤子的產(chǎn)生，需要抑制環(huán)境擾動(dòng)，例如腔內(nèi)偏振變化，還有泵浦功率浮動(dòng)。這些會(huì)讓激光產(chǎn)生額外的不穩(wěn)定態(tài)，例如調(diào)Q激發(fā)。為了揭示真正的孤子建立過(guò)程，必須盡可能地抑制環(huán)境擾動(dòng)。然而目前無(wú)法完全抑制擾動(dòng)。因此在文章中將會(huì)圍繞孤子分子展開(kāi)討論，而不是孤子本身。
 

在實(shí)驗(yàn)中，使用了多種方法抑制環(huán)境擾動(dòng)，比如碳納米管偏振強(qiáng)度飽和吸收體（Carbon NanoTube Saturable Absorber, CNT-SA）、偏振控制器、波分復(fù)用器、tap耦合器、隔離器等，并因此得以觀察到兩種鎖模激光中的孤子產(chǎn)生過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)光路結(jié)構(gòu)如下：
 

 

帶有節(jié)拍穩(wěn)定動(dòng)態(tài)（beating dyamics）的孤子形成過(guò)程

具有瞬態(tài)關(guān)聯(lián)態(tài)的孤子建立過(guò)程

關(guān)聯(lián)態(tài)的雙孤子相互作用

 

- 實(shí)時(shí)單發(fā)測(cè)量（沒(méi)有掃描），高采集率，最高可達(dá)10億幀每秒

- 可以測(cè)量構(gòu)成單發(fā)脈沖的連續(xù)光譜信息

- 光譜測(cè)量寬度可達(dá)650nm

- 高頻率分辨率 >10pm

- 高時(shí)域分辨率 >15fs

- 高靈敏度 μW等級(jí)

- 支持光纖出入

 

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