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英亚平台_会呼吸的激光华东师大科学家首次实现呼吸子超快激光脉冲

2021年1月25日 - 历史

本文摘要:最近,华东师范大学仪器分光科学和技术国家重点实验室曾经是和平教授课题组在超高速激光领域取得了最重要的进展,该队首次构建了被称为“排便子”的超高速激光脉冲。

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最近,华东师范大学仪器分光科学和技术国家重点实验室曾经是和平教授课题组在超高速激光领域取得了最重要的进展,该队首次构建了被称为“排便子”的超高速激光脉冲。研究成果“breathingdissipativesolitonsinmode-lockedfiberlasers”于2019年11月发表在《科学》 (Science )杂志的子刊ScienceAdvances上。这篇论文以华东师范大学为第一完成单位,以英国阿斯顿大学为合作单位。

曾经和平教授是论文唯一的通讯作者,彭俊松副研究员是第一作者。《科学》年刊发表了和平教授课题组的研究成果没有“排便”的非线性波,但观测和产生困境光孤子依然是非线性光学研究的前沿,光束在传播中通过非线性效应平衡散射/色散效果与此不同,排便子在传送中其大小不会再次周期性变化(周期性收敛聚集),是人大吸气(收敛)、吸气(聚集)的过程。像排便子这样的非线性波与许多非线性现象有内在的关联,因此有助于解读如日志波涛、湍流、飓风、海啸等极端现象,受到学术界的关注。迄今为止,排便子的发生仅限于水波、单通光纤系统等能量活动系统。

但是,很多现实世界的物理系统是力学系统,排便子也产生于力学系统吗? 该课题组关注飞秒激光是典型的力学系统,在最近的理论模拟中指出飞秒激光有可能产生排便子。但是,实验上排便子发生的课题是理论模型被过度修正,难以与简单的飞秒激光系统相互关系。另外,排便子以纳秒量级缓慢变化,传统观测技术的响应时间为毫秒量级,完全没有观测到排便子。

说明排便子和排便子分子的“面貌”的图1 :排便子高速进化动力学a,b分别是排便子的频谱和时域的周期性进化。横坐标是距离。随着距离的减少,经常出现排便子的频谱和时域周期性变化。

如果强化非线性,排便子的这种周期性变化不会消失(d,e ),再强化非线性,孤子就不会经常出现。g,h是孤子的频谱和时域,从图中可以看出这两个参数在传输中也维持一定。图2 :排便分子动力学如a右图所示,这里的光谱包含细线,时域中有两个脉冲。另外,有人指出光谱随着距离(纵坐标)周期性变窄而扩大,是排便分子。

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图c从时域更直观地表示排便分子的周期性变化。曾经和平教授的课题组首次确立了在标准化可靠的激光中唤起排便子的方法。其中,非线性管理是唤起排便子的关键。

与以往飞秒激光的输入宽度完全一致的脉冲不同,排便子激光输入的脉冲光谱的时域宽度和能量不会周期性地急速变化。采用缓慢的观测方法分布式傅立叶变换法,小组实验首次说明了排便子的谱和时域动态进化动力学特性。明确表示排便子的频谱和时域宽度根据传播距离周期性变化,指出了减少非线性,使激光不从排便子变化到孤子。

另外,该团队还报告了排便分子(Breathermolecule ),这是指两个排便子相近的状态。图2表示排便分子的动力学特性,此时光谱中经常出现细纹,这是两个脉冲干涉的结果。

图2c清楚地表示两个脉冲的宽度在传输时同时消失,成为整体。排便分子的发现指出物质分子这一概念不仅扩展到孤子,还扩展到排便子领域。

传统的飞秒激光器能量均匀分布的脉冲序列,即每通道的激光能量完全一致。排便子激光器生产超过了这种能量的均匀分布化,有些激光器获得了极高的能量(壮烈牺牲了其他激光的能量),这种极高能量的脉冲未来将应用于非线性光学领域。

有理由相信排便子激光的出现不会引起激光领域的很大兴趣。因为这是全新的激光工作模式。飞秒激光是典型的麦克斯韦方程组所描述的普适系统,因此这项工作在其他相关领域也没有受到普遍关注。

特别是,该研究将推进排便子和排便子分子在等离子体物理、原子分子物理、海洋学、化学等领域的研究。近年来,和平教授团队在超高速激光领域开展了一系列研究。

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