只有千万亿分之一秒的间隔：超短的闪光精确而

在超短脉冲激光器中，光脉冲可以形成成对。通过对泵浦光（绿色）进行某些更改，可以精确调整脉冲间隔（红色）。来源：UBT

（a） 实验方案：通过半导体泵浦激光二极管（LD）的电子调制，直接控制基于掺铒光纤（EDF）的锁模振荡器。利用色散光纤（GVD）和实时光电探测，通过色散傅里叶变换光谱实时捕获多固体状态之间的切换。（b） 在调制过程中，作为连续激光往返的函数，记录往返分辨实时光谱干涉图，并通过光谱干涉条纹编码，显示稳定的束缚态。

Bayreuth大学和Constance大学的研究人员在杂志上发表文章，揭示了超短闪光稳定耦合的原因，并找到了一种非常精确和快速地控制其间距的方法。研究中，他们发现，持续时间不到万亿分之一秒的超短闪光在技术上的重要性正在迅速增长。在激光源中，可以创建成对或成组的闪光，而不是单个闪光。与分子中的化学键合原子类似，它们彼此耦合，短时间间隔具有显著的稳定性。

在这样的系统中，人们经常观察到耦合的飞秒闪光，即所谓的孤子分子。通过使用高分辨率实时光谱仪，研究团队成功地在数十万个轨道上实时跟踪了两次耦合闪光的动力学。基于这些数据，科学家们能够证明，是激光谐振器中的光学反射在时间和空间上耦合了单个孤子。结合距离可以根据谐振器内的渡越时间差进行预测，最终可以通过移动光学元件进行精确调整。

短于万亿分之一秒的闪光也称为飞秒脉冲。如今，它们被用于研究能源材料、部件的3D制造或医学上的精密手术刀。在激光中，这些闪光产生为孤子，即稳定的光波包。目前已发表的关于它们耦合的研究结果是在激光谐振器上获得的。它包含一个玻璃纤维环，允许孤子无休止地循环。

江苏激光联盟导读：

据悉，Bayreuth大学和Constance大学的研究人员研究了更快更短的光，为飞秒脉冲的技术应用开辟了新的前景。

来源：Solitonmolecules in femtosecond fiber lasers: universal binding mechanism and directelectronic control, Optica (2021). DOI:10.1364/OPTICA.

（a） 通过40μs的下降，快速泵浦调制时振荡器功率的时间演变，证明了瞬态下降和上升时间。（b） 对应的波形用于较长的泵调制。（c） 在给定振幅和持续时间下，通过泵功率下降扰动振荡器运行的稳定性图。有效的扰动是在还原振幅和相应持续时间（黑线）的恒定乘积下实现的。

超短孤子叠加并产生光谱干涉图案：实时光谱解析其快速动力学并跟踪飞秒光纤激光器中孤子分子的切换。图像显示了在切换过程中连续记录的实验光谱。

此外，这项新的研究表明，两次闪光之间的键是如何快速松开并产生新的键的。例如，现在可以在成对出现且具有不同时间间隔的闪光之间来回切换。Luca Nimmesgern B.Sc.说：“根据我们的研究结果，现在只需按一下按钮就可以切换孤子分子。这为飞秒脉冲的技术应用开辟了新的前景，特别是在光谱学和材料加工方面。”该研究的第一作者是拜罗伊特大学物理硕士研究生。

在拜罗伊特大学，DFG研究项目最近被拉开，目的是了解激光源中超短孤子之间的相互作用，并使它们可以用于未来的激光应用。

在激光谐振器上获得的结果可以传输到各种超短脉冲激光源。因此，可以在其他激光系统中产生耦合光闪烁，并在不费多大力气的情况下切换它们的距离。“自从20多年前首次报道光纤激光器中的脉冲对以来，人们对激光器中孤子分子的稳定性提出了不同的解释。通常的模型与许多观测结果相矛盾，但至今仍在使用。我们的新研究现在提供了一种与测量数据相符的精确解释。第一次，在某种程度上，它提供了一个谜题，使许多早期的数据可以理解。现在，复杂的激光物理学可以被专门用来产生孤子序列在高速，”Georg Herink说。飞鸟二世教授在拜罗伊特大学的超快动力学和研究工作的协调员。来自康士坦茨大学的Alfred Leitenstorfer博士的研究小组多年来一直在开发光纤激光器作为光谱学的工具，他补充说：“基于我们的新发现，我们可以期待实现多功能的技术应用。”

（a） 从状态I（长分离）切换到状态II（短分离）期间的实时光谱。内腔能量的瞬时降低（插图）溶解了第二个孤子，这在条纹可见度的损失中很明显。当能量迅速恢复时，第二个孤子被重新初始化，并以较短的间隔结合。通过干涉图的傅里叶变换获得的相应场自相关同步显示在（b）中。（c） 从状态II到较长分离状态I的反向切换过程。（d）此事件显示从状态I切换回初始状态，显示束缚态重新初始化的替代事件。此外，瞬时扭结表明约10 ps时结合分离不稳定（插图中的扩展视图）。

文章来源：《光谱学与光谱分析》 网址: http://www.gpxygpfxzz.cn/zonghexinwen/2022/0623/549.html