華南師范大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院研究員羅智超和教授徐文成團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，在超快孤子光纖激光器的研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。

超快激光是推動(dòng)超快科學(xué)發(fā)展的核心支撐。作為超快光纖激光器的工作模式之一，局域混沌孤子脈沖簇?zé)o論對(duì)于基礎(chǔ)科學(xué)研究還是實(shí)際工程應(yīng)用都具有重要意義。例如，混沌孤子簇不僅是探索怪波和湍流等復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)特性的優(yōu)良物理平臺(tái)，還在無散斑成像、混沌激光通信、混沌激光雷達(dá)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。

論文第一作者、華南師范大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院2021級(jí)碩士研究生張澤賢表示，混沌孤子簇的相干性調(diào)控對(duì)于上述光學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的性能表現(xiàn)/動(dòng)力學(xué)特性研究具有至關(guān)重要的作用。然而，盡管研究人員在超快光纖激光器中發(fā)現(xiàn)混沌孤子簇超過25年，由于缺乏孤子間隨機(jī)相互作用的動(dòng)態(tài)平衡機(jī)制，至今仍認(rèn)為其相干性是不可控的。

針對(duì)該科學(xué)問題，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種方法來有效、靈活控制激光器中混沌孤子脈沖簇的相干性。團(tuán)隊(duì)通過巧妙利用四階色散驅(qū)動(dòng)的孤子時(shí)域整形作用，在超快光纖激光器中引入四階色散使孤子脈沖形成振蕩尾，進(jìn)而在混沌孤子之間產(chǎn)生“勢(shì)壘”效應(yīng)。勢(shì)壘所產(chǎn)生的相鄰孤子間排斥力能夠緩解孤子隨機(jī)相互碰撞誘導(dǎo)的湮滅效應(yīng)，其作用大小與引入的四階色散大小相關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)了混沌孤子脈沖簇相干性的有效控制。

論文通訊作者羅智超表示，相關(guān)研究結(jié)果將能夠?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜非線性科學(xué)研究提供一個(gè)有力的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并為發(fā)展新型混沌激光光源及應(yīng)用提供新方案。