作者单位
摘要
1 清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室,北京 100084
2 北京邮电大学电子工程学院信息光子学与光通信全国重点实验室,北京 100876

在光纤锁模激光器中,模式相位锁定产生周期短脉冲的过程称为锁模过程,产生的脉冲在广义上被称为“光耗散孤子”。光纤锁模激光器从传统的单模光纤锁模激光器发展到了多模光纤锁模激光器,锁模机理从一维(1D)时域耗散孤子锁模发展到了(3+1)维时空耗散孤子锁模。通过深入理解耗散孤子的产生机理,有望进一步推动光纤锁模激光器在科学和应用领域的发展,为更多领域带来更多创新和可能性。首先介绍单模光纤锁模激光器中的一维时域耗散孤子锁模,探讨不同色散区域中时域耗散孤子的产生机理;随后介绍多模光纤锁模激光器中时空耗散孤子的最新研究成果,讨论模间色散的补偿方法,揭示其丰富的时空锁模机理和潜在的应用场景;最后对光纤锁模激光器的发展前景进行展望。

激光器 光纤锁模激光器 耗散孤子 锁模机理 非线性光学 
中国激光
2024, 51(1): 0101003
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai University, Shanghai Institute for Advanced Communication and Data Science, Key Laboratory of Specialty Fiber Optics and Optical Access Networks, Joint International Research Laboratory of Specialty Fiber Optics and Advanced Communications, Shanghai, China
2 Aston University, Aston Institute of Photonic Technologies, Birmingham, United Kingdom
3 Huazhong University of Science and Technology, School of Optical and Electronic Information and NGIA, Wuhan, China
Breathing solitons, i.e., dynamic dissipative solitons with oscillating pulse shape and energy caused by different mechanisms of spatiotemporal instabilities, have received considerable interest from the aspects of nonlinear science and potential applications. However, by far, the study of breathing solitons is still limited within the time scale of hundreds of cavity round trips, which ignores the slow dynamics. To fill this lacuna, we theoretically investigate a new type of vector dissipative soliton breathing regime and experimentally demonstrate this concept using mode-locked fiber lasers, which arise from the desynchronization of orthogonal states of polarization (SOPs) in the form of complex oscillations of the phase difference between the states. The dynamic evolution of polarization states of the vector breathings solitons takes the form of a trajectory connecting two quasi-equilibrium orthogonal SOPs on the surface of the Poincaré sphere. The dwelling time near each state is on the scale of a tenth of a thousand cavity round trip times that equals the breathing period, which is up to 2 orders of magnitude longer than that for common breathers. The obtained results can reveal concepts in nonlinear science and may unlock approaches to the flexible manipulation of laser waveforms toward various applications in spectroscopy and metrology.
dissipative solitons polarization dynamics vector soliton breather Q-switched mode locking nonlinear polarization rotation coupled oscillators 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(6): 066007
作者单位
摘要
1 华中科技大学光学与电子信息学院武汉光电国家研究中心光谷实验室,湖北 武汉 430074
2 广东工业大学信息工程学院先进光子研究院,广东 广州 510006
非线性傅里叶变换可以将信号转换为包括连续谱和离散谱的非线性谱,其中离散谱的本征值位于复平面的上半部分。通过非线性傅里叶变换,信息被编码到信号的非线性谱中,可以实现信号和非线性积累的有效区分,从而解决标准单模光纤中出现的非线性传输损伤。同时,作为新型的信号分析工具,非线性傅里叶变换还可以用于分析光纤激光器中的孤子脉冲。对于纯孤子,其非线性谱仅包含离散谱,离散谱中的本征值对应于孤子的特征,其实部和虚部分别对应于孤子的频率和幅值。非线性傅里叶变换技术为激光动力学的研究提供了新视角,从脉冲的全场信息得到脉冲的非线性谱,进而根据不同的本征值分布分离孤子和连续波背景,就可以实现纯孤子的产生。本文综述了非线性傅里叶变换的原理及其在光通信和光纤激光器领域的应用,并介绍了基于非线性傅里叶变换的“孤子蒸馏”技术。
傅里叶光学 光通信 非线性傅里叶变换 耗散孤子 光纤激光器 
中国激光
2022, 49(12): 1206003
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Astronomy, Key Laboratory for Laser Plasmas (Ministry of Education), Collaborative Innovation Center of IFSA (CICIFSA), Shanghai Jiao Tong University, Shanghai200240, China
2 School of Information and Electrical Engineering, Hebei University of Engineering, Handan056038, China
Dissipative solitons have been realized in mode-locked fiber lasers in the theoretical framework of the Ginzburg–Landau equation and have significantly improved the pulse energy and peak power levels of such lasers. It is interesting to explore whether dissipative solitons exist in optical parametric oscillators in the framework of three-wave coupling equations in order to substantially increase the performance of optical parametric oscillators. Here, we demonstrate a temporal-filtering dissipative soliton in a synchronously pumped optical parametric oscillator. The temporal-gain filtering of the pump pulse combined with strong cascading nonlinearity and dispersion in the optical parametric oscillator enables the generation of a broad spectrum with a nearly linear chirp; consequently, a significantly compressed pulse and high peak power can be realized after dechirping outside the cavity. Furthermore, we realized, for the first time, dissipative solitons in an optical system with a negative nonlinear phase shift and anomalous dispersion, extending the parameter region of dissipative solitons. The findings may open a new research block for dissipative solitons and provide new opportunities for mid-infrared ultrafast science.
cascading nonlinearity dissipative solitons optical parametric oscillators temporal filtering 
High Power Laser Science and Engineering
2022, 10(2): 02000e16
作者单位
摘要
南开大学现代光学研究所, 天津市新型传感器与传感网络重点实验室, 天津 300350
时间拉伸色散傅里叶变换(TS-DFT)技术推动了锁模激光器中瞬态现象的研究,对于揭示复杂系统中的耗散动力学过程具有重要意义。介绍了TS-DFT技术的基本原理及其在数据采集和数据处理中存在的关键问题,总结了TS-DFT技术在被动锁模光纤激光器的类噪声脉冲与怪波、孤子爆炸、孤子束缚态、锁模自启动和矢量孤子等各类超快现象研究中的应用。
超快光学 锁模激光器 时间拉伸 色散傅里叶变换 耗散孤子 
中国激光
2019, 46(5): 0508002
朱晓军 1,2,3,*耿健 1章国安 1,*徐晨 1,*[ ... ]季彦呈 1
作者单位
摘要
1 南通大学信息科学技术学院通信工程系, 江苏 南通 226019
2 南通先进通信技术研究院, 江苏 南通 226000
3 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
在全正色散(ANDi)系统中,设计出一种波长可调谐的双脉冲耗散孤子(DSs)被动锁模掺Yb光纤激光器。以Sagnac环为全光纤结构的可调谐光谱滤波器,以非线性偏振演化(NPE)效应为锁模机理,在ANDi掺Yb光纤系统中得到了稳定的双脉冲DSs锁模输出。通过调节Sagnac环的偏振状态实现双脉冲DSs输出脉冲光谱的可调谐,其可调谐范围为1038.96~1044.80 nm。通过改变腔体抽运功率,双脉冲DSs的脉冲间隔可在0.034~0.021 μs范围内变化。当抽运功率为520 mW时,双脉冲DSs的最大输出脉冲能量为34.3 nJ,重复频率为2.285 MHz。
光纤光学 可调谐波长 双脉冲 全正色散 Sagnac环 耗散孤子 
光学学报
2019, 39(4): 0414002
葛颜绮 1,2,*罗娇林 1,2张书敏 3唐定远 1,2[ ... ]赵鹭明 1,2
作者单位
摘要
1 江苏师范大学江苏省先进激光材料与器件重点实验室, 江苏 徐州 221116
2 江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
3 河北师范大学物理科学与信息工程学院,河北省新型薄膜材料实验室, 河北 石家庄 050024
4 复旦大学光科学与工程系, 上海 200433
对正色散光纤激光器中耗散孤子的形成过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明增益色散对耗散孤子的形成起决定性作用。耗散孤子的陡峭光谱边缘是正色散效应、光纤非线性效应、增益和损耗以及增益色散效应之间共同作用的结果。窄增益带宽可以导致多个耗散孤子的形成,与此同时,宽的增益带宽(以100 nm为例)在抽运强度足够的条件下可以支持耗散孤子的形成。即使激光腔内不存在其他光谱限制效应,耗散孤子仍可以在具有宽增益带宽的光纤激光器中形成。
非线性光学 瞬态过程 耗散孤子 光纤激光器 正色散 增益色散 
中国激光
2013, 40(10): 1005006

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