來自INRS 的研究人員在最近將高能激光脈沖的傳播突破界限，依靠高能多維孤立態(tài)的觀察（multidimensional solitary states (MDSS)），使得直接產(chǎn)生極端短的和強(qiáng)激光脈沖在時(shí)間和空間層面均非常穩(wěn)定。

典型的激光系統(tǒng)限制了在單橫模中的方向，這使得激光技術(shù)的應(yīng)用存在上限。更高維度被認(rèn)為是有害的，因?yàn)樗麄円子诓环€(wěn)定和坍塌。

先進(jìn)的激光光源設(shè)備 中心的INRS研究人員可以觀察到多維孤立態(tài)以使得直接產(chǎn)生極端短和強(qiáng)激光脈沖，在時(shí)間和空間中高度穩(wěn)定

在他們的工作中，研究人員成功地在充填氣體的中空光纖中觀察到在皮秒近紅外泵浦脈沖驅(qū)動(dòng)下的多維波包。這一辦法產(chǎn)生了高能和時(shí)空的工程相干光場(chǎng)。研究表明理論上的先進(jìn)性被復(fù)雜的數(shù)值模擬和系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究所證實(shí)?？茖W(xué)家們?cè)谖挥贗NRS的先進(jìn)光源系統(tǒng)中心實(shí)施了這一實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)，高能水平的光，其行為顯著的同開始設(shè)想的不同， Reza Safaei說到，他是INRS的一個(gè)博士研究生。

多維孤立態(tài) （MDSS）的概念圖和實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果

研究人員設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工作在一個(gè)非線性增長(zhǎng)由于本身而發(fā)生的環(huán)境中。多維態(tài)之間的相互作用造成激光脈沖向自組裝的高度穩(wěn)定的多維態(tài)，這，依據(jù)Safaei的研究，是一個(gè)非常令人驚奇的平分加熱從鼓里面出來，當(dāng)孤立狀態(tài)從高度不穩(wěn)定混沌誕生時(shí)。

多維孤立態(tài) （MDSS） 產(chǎn)生的示意圖和基于多維相互作用的拉曼增強(qiáng)

這一即使技術(shù)對(duì)工作的影響在于較少循環(huán)脈沖自皮秒Yb驅(qū)動(dòng)的激光，使用簡(jiǎn)單，魯棒性好和有效的途徑來提供一個(gè)具有強(qiáng)場(chǎng)物理的新的激光技術(shù)，Guangyu Fan說到，他是在INRS的一名博士研究生。

使用700fs驅(qū)動(dòng)的脈沖為5mJ輸入能量時(shí)自陷落多維孤立態(tài) （MDSS）的模態(tài)演化

這一技術(shù)對(duì)縮放桌面型極端UV（EUV) ）和軟Ｘ－射線光源到由于長(zhǎng)的中央波長(zhǎng)的輸入光束造成較高的聲子能是非常有用的，F(xiàn)ranois Légaré說到，他是 ALLS研究部門的科學(xué)家的領(lǐng)導(dǎo)。

當(dāng)我們展望未來的時(shí)候，激光和放大器可以優(yōu)雅的工作在多維態(tài)，這也許可以具有顯著高的功率，比基于單模的器件要高，在顯著的可控非線性增加的條件下，他說，這一可能性拓展了超快激光技術(shù)可以超越目前幾乎所有的激光科學(xué)，這是由于尺寸和空間／時(shí)空非線性使得所有類型的高功率激光都由于上述原因而受到極大的限制。

自陷落多維孤立態(tài) （MDSS） 在5mJ, 700fs脈沖和2,500mba時(shí)的時(shí)間演變

研究團(tuán)隊(duì)相信這一研究將會(huì)促使緊湊性高功率激光系統(tǒng)的發(fā)展和在各種工業(yè)中的應(yīng)用，包括微加工和材料加工。此外，這一技術(shù)正在應(yīng)用于桌面型的緊湊性，超快X-射線光源的潛在應(yīng)用于超快現(xiàn)象的追蹤，如化學(xué)反應(yīng)和磁化動(dòng)力學(xué)，在水窗光譜范圍內(nèi)的高時(shí)空的生物影像等。

這一研究成果發(fā)表在期刊《Nature Photonics》上。

文章來源：Safaei, R., Fan, G., Kwon, O. et al. High-energy multidimensional solitary states in hollow-core fibres. Nat. Photonics 14, 733–739 (2020). https://doi.org/10.1038/s41566-020-00699-2