近日，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院毛東教授、趙建林教授團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)崔玉棟副研究員、特拉維夫大學(xué)Boris A. Malomed教授等合作，在雙折射調(diào)控矢量脈沖激光方面取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)利用線(xiàn)性模式耦合效應(yīng)，在鎖模光纖激光器中首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)矢量脈沖激光的精確調(diào)控，成功獲得兩種新型孤子態(tài)—異核矢量孤子與同核矢量孤子。研究成果以“Heteronuclear and Homonuclear Vector Solitons in Lasers”為題發(fā)表于國(guó)際物理學(xué)權(quán)威期刊《Physical Review Letters》。學(xué)院杜岳卿副教授為第一作者，毛東教授、趙建林教授為論文共同通訊作者。西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院為論文第一署名單位。
矢量孤子是由正交模式通過(guò)非線(xiàn)性耦合形成的局域結(jié)構(gòu)，在光學(xué)、玻色-愛(ài)因斯坦凝聚等多個(gè)物理領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的研究?jī)r(jià)值。其形成主要依賴(lài)于模式間的非線(xiàn)性耦合，調(diào)控自由度相對(duì)有限，因而對(duì)孤子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主動(dòng)調(diào)控仍面臨較大挑戰(zhàn)。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在光纖激光系統(tǒng)引入偏振分束-時(shí)間延遲-偏振合成結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)線(xiàn)性模式耦合可作為一個(gè)全新的、獨(dú)立的調(diào)控維度。研究發(fā)現(xiàn)，模式耦合強(qiáng)度直接決定了矢量孤子激光的最終形態(tài)：在弱線(xiàn)性耦合條件下，系統(tǒng)形成異核矢量孤子，其結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為一個(gè)偏振方向上的單脈沖與正交偏振方向上的等間隔阻尼脈沖鏈，兩者相互綁定但結(jié)構(gòu)差別明顯；而在強(qiáng)線(xiàn)性耦合條件下，系統(tǒng)產(chǎn)生同核矢量孤子，它由兩個(gè)結(jié)構(gòu)高度相似的脈沖構(gòu)成，并作為一個(gè)整體表現(xiàn)出獨(dú)特的協(xié)同“毛毛蟲(chóng)”式運(yùn)動(dòng)。
圖(a)激光器結(jié)構(gòu)；(b)異核和同核矢量孤子脈沖形成原理
本研究證實(shí)了激光系統(tǒng)中模式間線(xiàn)性耦合與非線(xiàn)性耦合存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，且該競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制可主導(dǎo)矢量孤子的物理特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其時(shí)空與光譜結(jié)構(gòu)的主動(dòng)調(diào)控。該發(fā)現(xiàn)深化了對(duì)矢量孤子形成機(jī)制的理解，為在同一系統(tǒng)中高效生成兩類(lèi)特性迥異的光脈沖提供了全新的技術(shù)路徑。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（12274344, 12474339）等項(xiàng)目的資助。
毛東教授、杜岳卿副教授作為我校光學(xué)工程學(xué)科的骨干青年教師，在國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金(B類(lèi))、面上項(xiàng)目、陜西省杰出青年科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目支持下，圍繞超快光纖激光、時(shí)空光場(chǎng)調(diào)控等領(lǐng)域開(kāi)展前沿基礎(chǔ)研究工作，在Physical Review Letters、Light: Science & Applications、Nature Communications、Science Advances等期刊發(fā)表第一、通訊作者論文80余篇，相關(guān)論文共被引用10000余次。毛東教授多次入選愛(ài)思唯爾高被引學(xué)者和斯坦福大學(xué)全球前2%頂尖科學(xué)家，該工作為其雙折射管理孤子方向的代表性成果之一。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/76cq-lrb6
（文字：李鵬；圖片：李鵬；審核：晁小榮）
