四阶色散光纤激光器中多重孤子与孤子脉动动力学的揭示

《Laser & Photonics Reviews》：Revealing the Dynamics of Multiple Solitons and Soliton Pulsations in a Quartic-Dispersion Fiber Laser

在超快光纤激光器领域，纯四次孤子(PQSs)因其独特的能量-宽度缩放优势而备受关注。来自国内的研究人员通过实验和数值模拟，首次观测到包含多重纯四次孤子(MPQSs)和脉动PQSs在内的复杂动力学现象。研究发现这些现象源于四阶色散与非线性效应的相互作用，为高阶色散孤子在耗散光学系统中的非线性动力学研究提供了新见解，对提升超快光纤激光器性能具有重要指导意义。

　　

在超快光纤激光研究领域，新兴的纯四次孤子(Pure-Quartic Solitons, PQSs)因其与传统二阶色散孤子截然不同的能量-宽度缩放特性而备受瞩目，展现出前所未有的能量放大潜力。最新研究通过构建具有净四阶色散的被动锁模光纤激光系统，首次捕捉到包含多重纯四次孤子(Multiple PQSs, MPQSs)和脉动PQSs在内的复杂动力学现象。

实验观察到，在MPQS状态下，多个PQS以松散束缚的形式共存于单个孤子束中，脉冲间距维持在数百皮秒量级。更有趣的是，研究还发现了呈现周期性强度振荡的脉动PQSs，其脉冲能量会随泵浦功率的变化而发生显著改变。数值模拟结果进一步验证了这些现象对泵浦功率水平的敏感性。

这些发现为深入理解高阶色散孤子在耗散光学系统中的复杂非线性动力学行为提供了重要线索，不仅拓展了非线性光学的基础理论认知，更为优化超快光纤激光器的实际应用性能开辟了新思路。特别值得注意的是，PQS独特的能量缩放特性有望突破传统孤子激光器的能量限制，为开发新一代高功率超快激光系统奠定基础。