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  • 华东师大科学家首次实现“呼吸子”超快激光脉冲

    作者:吕安琪 来源:华东师大精密光谱科学与技术实验室 时间:2019-11-05 12:54 阅读:4425 [投稿]
    华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室曾和平教授课题组在超快激光领域取得重要进展,该团队首次实现了一种被称之为“呼吸子”的超快激光脉冲。

    曾和平教授课题组首次确立了通用的、可靠的在激光器中激发呼吸子的方法。其中,非线性管理是激发呼吸子的关键。与传统飞秒激光器输出幅度一致的脉冲不同,呼吸子激光器输出的脉冲光谱,时域宽度和能量会周期性迅速改变。利用快速探测方法-色散傅里叶变换法,该团队实验上首次揭示了呼吸子的光谱和时域实时演化动力学特性。图一清晰地展示了呼吸子的光谱和时域宽度随着传播距离呈现周期性变化,并表明增加非线性会使得激光从呼吸子变成孤子。此外,该团队还报道了呼吸子分子(Breather molecule),这是指两个呼吸子离的很近的一种状态。图二展示了呼吸子分子的动力学特性,此时光谱出现了一道道细纹,这是两个脉冲干涉的结果。图二C清晰地展示了两个脉冲的幅度在传输时,同时变强变弱,像一个整体一样。呼吸子分子的发现表明物质分子这一概念不仅适用于孤子,也可以拓展到呼吸子领域。

     

    图2.呼吸子分子动力学。如A所示,这里的光谱由一根根精细的线条构成,这表明时域上有两个脉冲正如图C所示。此外光谱随着距离(纵坐标)周期性地变宽变窄,表明这是呼吸子分子。图C从时域上更直观地展现呼吸子分子的周期性变化。

    传统飞秒激光器输出的是能量均匀的脉冲序列即每道激光的能量一致。呼吸子激光器打破了这种能量均匀化分布,某些激光获得极高能量(以牺牲其它激光的能量为代价),这种极高能量的脉冲有望在非线性光学领域获得应用。有理由相信,呼吸子激光器的诞生会引起激光领域的极大兴趣,因为这是一种全新的激光工作模式。飞秒激光器是典型的朗道方程描述的普适系统,因此该工作也会在其它相关领域获得广泛关注。特别地,该研究将推动呼吸子和呼吸子分子在等离子物理、原子分子物理、海洋学、化学等领域的研究。近年来,曾和平教授团队在超快激光领域进行了一系列研究。揭示了单孤子和孤子分子的形成动力学[ Commun. Phys., 1(20), 2018; Laser & Photon. Rev. 12 (8), 1800009, 2018];发现一种孤子爆炸的新机制-孤子碰撞[ Commun. Phys., 2 (34) 2019];研究了呼吸子的爆炸动力学[ Phys. Rev. Appl. 12, 034052 (2019)];提出并证明了一种超快激光器的新的增益机制-自参量放大[ Phys. Rev. Appl. 11, 044068 (2019)]。这项工作得到了科技部、国家自然科学基金委以及上海市科委的资助。

    原文阅读:https://advances.sciencemag.org/content/5/11/eaax1110

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    yotacy:很出色的工作(2019-11-07)