研究目的
研究在具有高非线性谐振腔的锁模掺铒环形激光器中可控产生超短多束缚孤子，应用于电信和医疗激光消融领域。
研究成果
该研究成功展示了一种采用高非线性谐振腔的锁模掺铒环形激光器中可控产生超短多束缚孤子的方法。这一成果为电信和医疗激光烧蚀应用开辟了新途径，凸显出提升数据传输容量与改善激光烧蚀质量的潜力。
研究不足
该研究仅限于具有高度非线性谐振腔的锁模掺铒环形激光器的特定设置。在特定的泵浦功率和束缚态范围内，展示了MBS的可控生成。
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[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 高非线性谐振腔锁模掺铒环形激光器中超短多束缚孤子的可控生成
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DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8873050
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
锁模（ML）超短脉冲（USP）光纤激光器因其谐振腔内存在高群速度色散和三阶色散的复杂非线性动力学特性，可被视为拓展未来应用的理想平台。迄今为止，已研究出一系列新型锁?；疲缱韵嗨坡龀?、类噪声脉冲、多束缚孤子以及孤子雨产生。其中多束缚孤子（MBS）产生机制（亦称孤子分子）在多个应用领域具有重要研究价值：通过扩展编码字母表，MBS研究对提升通信领域数据传输容量极具吸引力[1]；最新研究表明超快脉冲串可改善医疗激光消融质量[2]；此外，MBS机制还能应用于相干脉冲堆叠放大方案，在高重复频率下同步实现放大效率提升与高能孤子形成[3]。我们前期已在采用高非线性谐振腔的无源锁模全光纤掺铒环形激光器中，成功获得稳定的低噪声超短多束缚孤子[4]。图1展示了通过980nm波长泵浦功率调节获得的MBS产生自相关迹与光谱。输出光谱呈现明显的高对比度强度条纹（高达~20dB），自相关迹呈对称形态且无额外强度峰，这表明超短脉冲间存在稳定的强相干关联，以及多个相同脉冲在时域内具有固定相干相位差。根据孤子面积定理，激光谐振腔内脉宽τp的基本孤子最大能量受限于Es ~ |β2|/(γ · τp)（其中γ为净非线性系数，β2为总腔色散）[1]。当工作功率超过基本极限时，孤子能量量子化会导致脉冲分裂。本实验通过将泵浦功率调节至~160mW至~377mW范围，在高非线性光纤环形腔中实验验证了束缚态数量可控（7 < N < 17）的多束缚孤子形成机制。
作者：
Dmitriy A. Dvoretskiy，Stanislav G. Sazonkin，Ilya O. Orekhov，Igor S. Kudelin，Alexey B. Pnev，Valeriy E. Karasik，Lev K. Denisov
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