近日《中國激光》雜志社旗下《Advanced Optics》發(fā)布2019年被引用數(shù)量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》

對于非線性系統(tǒng)，瞬態(tài)現(xiàn)象和瞬態(tài)動力學(xué)是一個非常重要的特征。比如在鎖模光纖激光器中，雖然對于產(chǎn)生穩(wěn)定的孤子序列已經(jīng)有比較深入的了解，但是對于蕞初的孤子自激產(chǎn)生的研究，一直較為欠缺。主要原因是缺少對于瞬態(tài)過程的探測手段。近年來，隨著時間拉伸技術(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。

過去20多年里，對于被動鎖模的建立機制，有許許多多的理論和實驗上的探索。在出現(xiàn)時間拉升技術(shù)之前，瞬態(tài)現(xiàn)象只能通過示波器來觀察，但是示波器無法解析出瞬態(tài)的建立過程。進(jìn)來隨著時間拉伸技術(shù)的出現(xiàn)，瞬態(tài)光譜和時域動態(tài)都可以被觀察到了。

使用時間拉伸技術(shù)觀察被動鎖模光纖激光器中孤子的產(chǎn)生，需要抑制環(huán)境擾動，例如腔內(nèi)偏振變化，還有泵浦功率浮動。這些會讓激光產(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程，必須盡可能地抑制環(huán)境擾動。然而目前無法*抑制擾動。因此在文章中將會圍繞孤子分子展開討論，而不是孤子本身。

在實驗中，使用了多種方法抑制環(huán)境擾動，比如碳納米管偏振強度飽和吸收體（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)生過程。
實驗光路結(jié)構(gòu)如下：

實驗分析就不在此贅述，詳細(xì)分析請參考原文。以下為測量結(jié)果：
鎖模激光中孤子建立過程的實時記錄

帶有節(jié)拍穩(wěn)定動態(tài)（beating dyamics）的孤子形成過程

具有瞬態(tài)關(guān)聯(lián)態(tài)的孤子建立過程

關(guān)聯(lián)態(tài)的雙孤子相互作用

近，實驗中使用的測量光路，已經(jīng)有了集成化的綜合測量設(shè)備 COMET系列時間拉伸光譜儀            
COMET系列主要特點：
- 實時單發(fā)測量（沒有掃描），高采集率，蕞高可達(dá)10億幀每秒
- 可以測量構(gòu)成單發(fā)脈沖的連續(xù)光譜信息
- 光譜測量寬度可達(dá)650nm
- 高頻率分辨率 >10pm
- 高時域分辨率 >15fs
- 高靈敏度 μW等級
- 支持光纖出入

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