科学家首次捕捉到亚谐波析出呼吸孤子

本报讯（记者黄辛）上海交通大学物理与天文学院教授詹黎课题组在超快激光领域获得重要进展，首次在超快激光器中产生并观察到亚谐波析出呼吸孤子。相关成果近日发表于《物理评论快报》。

光孤子是一种传输过程中波形不发生改变的波包，是色散和非线性共同作用的结果。呼吸孤子和许多非线性现象有着内在关联，有助于理解怪波、湍流、飓风、海啸等极端现象，并在超快激光产生及激光稳频等领域具有直接应用。

研究人员研究了超快激光器中亚谐波析出呼吸孤子现象，发现当呼吸频率接近腔频的亚谐波频率时，系统的两个本征频率会发生耦合，呼吸频率被锁定到腔频的亚谐波，实现亚谐波析出呼吸孤子。基于此，研究人员提出异常点耦合模型解释了这种呼吸孤子超快激光的产生机制。

孤子脉冲宽度一般在百飞秒量级，其单个脉冲形状及飞行时间难以被精确测定。而基于脉冲强度和重复测量等的手段因其测量误差的影响，不足以说明呼吸孤子的亚谐波效应。“因此，研究人员开发出了一套精度达20阿秒的超快时间事件单点测量系统——色散时域干涉仪，使单点精确测量孤子间相互作用和脉冲形状成为可能。”詹黎表示，基于此项技术，研究人员捕捉到相邻孤子间的相对时间和相位信息，发现呼吸孤子的相对时间和相位可被严格局域在一些分立的点，从而验证了呼吸孤子的亚谐波效应。

同时，研究人员还发现亚谐波析出效应可以显著提高呼吸孤子的稳定性，极大降低激光输出的噪声水平，从而有效提高呼吸孤子激光器的性能，对激光稳频开发及激光频梳应用有重要意义。詹黎表示，利用这种特性，还可在非线性微腔中捕捉亚谐波呼吸孤子，这将有助于超高重复频率的测量和微腔频梳的稳频。

来源： 《中国科学报》