实时观测Yb:CALGO激光器中呼吸涡旋孤子：动态增益调控与多频振荡模式的实验验证

本研究通过建立动态增益-损耗调控机制，首次在超快涡旋激光振荡器中实现呼吸涡旋孤子的直接诱导与实时观测。研究人员采用半导体可饱和吸收镜（SESAM）辅助Kerr透镜锁模技术及光斑缺陷镜调控横模，在腔轴对准后生成稳定超快涡旋光束。通过协调平凹镜间距与泵浦功率参数，系统被驱动至稳定边界，实验发现涡旋光束获得额外调制频率，并观察到双周期振荡与呼吸涡旋孤子分子复合体等复杂态。该工作为非线性光子动力学研究提供了新平台。

　　

本研究提出并实验验证了一种在超快涡旋激光振荡器中直接诱导呼吸涡旋孤子（breathing vortex solitons）的方法，通过建立动态增益-损耗调控机制实现。振荡器采用半导体可饱和吸收镜（SESAM）辅助的Kerr透镜锁模（Kerr-lens mode-locking）技术进行纵模相位锁定，并利用光斑缺陷镜（spot-defect mirror）进行横模调制。在将缺陷镜中心与腔轴精确校准后，系统成功产生稳定超快涡旋光束。在此稳态输出基础上，通过协同调节平凹镜间距和泵浦功率参数，建立增益-损耗动态调控机制，将系统驱动至稳定边界。实验表征显示，涡旋光束在此过程中获得额外调制频率，为呼吸涡旋孤子激发提供了明确证据。特别值得注意的是，当平均输出功率从1.7 W降至1.45 W时，观察到包括双周期振荡模式和呼吸涡旋孤子分子复合体（breathing vortex soliton molecular complexes）在内的复杂呼吸态，超越了基础的单周期呼吸状态。该工作为探究呼吸涡旋孤子的复杂动力学行为提供了新颖的实验平台。