據(jù)悉，Bayreuth大學(xué)和Constance大學(xué)的研究人員研究了更快更短的光，為飛秒脈沖的技術(shù)應(yīng)用開辟了新的前景。

超短孤子疊加并產(chǎn)生光譜干涉圖案：實時光譜解析其快速動力學(xué)并跟蹤飛秒光纖激光器中孤子分子的切換。圖像顯示了在切換過程中連續(xù)記錄的實驗光譜。

Bayreuth大學(xué)和Constance大學(xué)的研究人員在雜志上發(fā)表文章，揭示了超短閃光穩(wěn)定耦合的原因，并找到了一種非常精確和快速地控制其間距的方法。研究中，他們發(fā)現(xiàn)，持續(xù)時間不到萬億分之一秒的超短閃光在技術(shù)上的重要性正在迅速增長。在激光源中，可以創(chuàng)建成對或成組的閃光，而不是單個閃光。與分子中的化學(xué)鍵合原子類似，它們彼此耦合，短時間間隔具有顯著的穩(wěn)定性。

在超短脈沖激光器中，光脈沖可以形成成對。通過對泵浦光（綠色）進行某些更改，可以精確調(diào)整脈沖間隔（紅色）。來源：UBT

短于萬億分之一秒的閃光也稱為飛秒脈沖。如今，它們被用于研究能源材料、部件的3D制造或醫(yī)學(xué)上的精密手術(shù)刀。在激光中，這些閃光產(chǎn)生為孤子，即穩(wěn)定的光波包。目前已發(fā)表的關(guān)于它們耦合的研究結(jié)果是在激光諧振器上獲得的。它包含一個玻璃纖維環(huán)，允許孤子無休止地循環(huán)。

在這樣的系統(tǒng)中，人們經(jīng)常觀察到耦合的飛秒閃光，即所謂的孤子分子。通過使用高分辨率實時光譜儀，研究團隊成功地在數(shù)十萬個軌道上實時跟蹤了兩次耦合閃光的動力學(xué)�；�于這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們能夠證明，是激光諧振器中的光學(xué)反射在時間和空間上耦合了單個孤子。結(jié)合距離可以根據(jù)諧振器內(nèi)的渡越時間差進行預(yù)測，最終可以通過移動光學(xué)元件進行精確調(diào)整。

（a） 實驗方案：通過半導(dǎo)體泵浦激光二極管（LD）的電子調(diào)制，直接控制基于摻鉺光纖（EDF）的鎖模振蕩器。利用色散光纖（GVD）和實時光電探測，通過色散傅里葉變換光譜實時捕獲多固體狀態(tài)之間的切換。（b） 在調(diào)制過程中，作為連續(xù)激光往返的函數(shù)，記錄往返分辨實時光譜干涉圖，并通過光譜干涉條紋編碼，顯示穩(wěn)定的束縛態(tài)。

此外，這項新的研究表明，兩次閃光之間的鍵是如何快速松開并產(chǎn)生新的鍵的。例如，現(xiàn)在可以在成對出現(xiàn)且具有不同時間間隔的閃光之間來回切換。Luca Nimmesgern B.Sc.說：“根據(jù)我們的研究結(jié)果，現(xiàn)在只需按一下按鈕就可以切換孤子分子。這為飛秒脈沖的技術(shù)應(yīng)用開辟了新的前景，特別是在光譜學(xué)和材料加工方面。”該研究的第一作者是拜羅伊特大學(xué)物理碩士研究生。

（a） 通過40µs的下降，快速泵浦調(diào)制時振蕩器功率的時間演變，證明了瞬態(tài)下降和上升時間。（b） 對應(yīng)的波形用于較長的泵調(diào)制。（c） 在給定振幅和持續(xù)時間下，通過泵功率下降擾動振蕩器運行的穩(wěn)定性圖。有效的擾動是在還原振幅和相應(yīng)持續(xù)時間（黑線）的恒定乘積下實現(xiàn)的。

在激光諧振器上獲得的結(jié)果可以傳輸?shù)礁鞣N超短脈沖激光源。因此，可以在其他激光系統(tǒng)中產(chǎn)生耦合光閃爍，并在不費多大力氣的情況下切換它們的距離。“自從20多年前首次報道光纖激光器中的脈沖對以來，人們對激光器中孤子分子的穩(wěn)定性提出了不同的解釋。通常的模型與許多觀測結(jié)果相矛盾，但至今仍在使用。我們的新研究現(xiàn)在提供了一種與測量數(shù)據(jù)相符的精確解釋。第一次，在某種程度上，它提供了一個謎題，使許多早期的數(shù)據(jù)可以理解�，F(xiàn)在，復(fù)雜的激光物理學(xué)可以被專門用來產(chǎn)生孤子序列在高速，”Georg Herink說。飛鳥二世教授在拜羅伊特大學(xué)的超快動力學(xué)和研究工作的協(xié)調(diào)員。來自康士坦茨大學(xué)的Alfred Leitenstorfer博士的研究小組多年來一直在開發(fā)光纖激光器作為光譜學(xué)的工具，他補充說：“基于我們的新發(fā)現(xiàn)，我們可以期待實現(xiàn)多功能的技術(shù)應(yīng)用。”

（a） 從狀態(tài)I（長分離）切換到狀態(tài)II（短分離）期間的實時光譜。內(nèi)腔能量的瞬時降低（插圖）溶解了第二個孤子，這在條紋可見度的損失中很明顯。當(dāng)能量迅速恢復(fù)時，第二個孤子被重新初始化，并以較短的間隔結(jié)合。通過干涉圖的傅里葉變換獲得的相應(yīng)場自相關(guān)同步顯示在（b）中。（c） 從狀態(tài)II到較長分離狀態(tài)I的反向切換過程。（d）此事件顯示從狀態(tài)I切換回初始狀態(tài)，顯示束縛態(tài)重新初始化的替代事件。此外，瞬時扭結(jié)表明約10 ps時結(jié)合分離不穩(wěn)定（插圖中的擴展視圖）。

在拜羅伊特大學(xué)，DFG研究項目最近被拉開，目的是了解激光源中超短孤子之間的相互作用，并使它們可以用于未來的激光應(yīng)用。

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