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
上海大学特种光纤与光接入网重点实验室, 上海 200072
矢量孤子在现代通信、非线性光学等研究中具有重要意义。锁模光纤激光器为研究矢量光孤子特性提供了重要平台。对碳纳米管锁模的掺铒光纤激光器中矢量孤子的进动进行了综述, 展示了多种矢量孤子的偏振进动轨迹。实验证明了矢量孤子的偏振进动作为非线性吸引子的存在, 揭示了一种新型锁模光纤激光器的可能, 并展望了其未来的应用和发展。
非线性光学 矢量孤子 超快激光器 掺铒光纤激光器 偏振 碳纳米管
山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
以含有慢饱和吸收效应的耦合非线性薛定谔方程组为模型,对锁模光纤激光器中亮亮类孤子对的产生及传输进行了详细地研究。首先,采用拟解法解析得到了慢饱和吸收效应影响下的一组新型的精确亮亮类孤子解;其次,采用分步傅立叶变换法数值研究了啁啾类亮亮孤子解的演化特性,并在输出端将数值结果与精确解进行了比对;最后, 数值研究了一定幅度的白噪声干扰下亮亮类孤子解的稳定性。结果表明:一定的参数条件下,锁模光纤激光器中存在亮亮类孤子解,并且该解在一定的白噪声扰动下,可以实现较长距离的稳定传输。
慢饱和吸收 耦合方程 矢量孤子 slow saturated absorption coupled equations vector soliton
1 佛山科学技术学院 物理系，佛山 528000
2 华南师范大学 信息光电子科技学院 光子信息技术实验室，广州 510006
为了研究锁模光纤激光器中矢量孤子的动力学特征，利用非线性偏振旋转锁模机制，实验获得了矢量孤子及矢量孤子簇。矢量孤子簇表现出来的动力学特点与抽运功率与偏振设置有关。抽运功率越高，由矢量孤子裂变所形成的矢量孤子簇对数越多。而且，孤子簇脉冲序列在时域上显示出强度周期调制现象。实验中观察到强度周期调制的4阶和7阶脉冲矢量孤子簇。结果表明，强度周期调制的矢量孤子簇输出是非线性偏振旋转锁模光纤激光器偏振调制的本征属性，孤子簇周期强度调制现象归因于腔内偏振相关隔离器对孤子簇的周期偏振调制的结果。
光纤光学 光纤激光器 矢量孤子 强度调制 fiber optics fiber laser vector soliton intensity modulation
中国科学院 上海光学精密机械研究所 强场激光物理国家重点实验室,上海 201800
介绍了在特殊激光光束非线性传输特性方面的研究。主要包括具有横向效应的超短脉冲的时空演化、半导体量子阱系统的自诱导传输现象及电磁诱导透明介质中的共振多极矢量孤子。由于横向效应,包络面积为2nπ双曲正割脉冲在传输过程中会发生形变甚至分裂,随后发生月牙形脉冲的干涉,随着传输距离的增加干涉相长和自聚焦现象在横向轴上及其两侧出现。超短脉冲在量子阱中传输时,传统的面积定理失效,通过定义有效面积,实现了有效面积为2π的自感应传输。研究了四能级原子系统中共振多极矢量孤子的形成与传输,弱探测矢量场的两个偏振成分相互俘获,形成稳定的耦合态并实现了非常低的传输损耗。
非线性光学 超短脉冲 横向效应 面积定理 矢量孤子 激光与光电子学进展
2010, 47(7): 071902
佛山科学技术学院 物理系， 广东 佛山 528000
在光纤双折射环境中的矢量孤子是当前非线性光纤光学领域的前沿课题。回顾了光纤矢量孤子的发展历史，介绍了矢量孤子概念的发展以及矢量孤子的传输动力学特性。
光纤光学 矢量孤子 光纤双折射 群速锁定矢量孤子 偏振锁定矢量孤子
