使用时间拉伸技术揭示锁模激光中孤子产生过程

近日《中国激光》杂志社旗下《Advanced Optics》发布2019年被引用数量10篇论文。
此次为大家介绍一篇光学孤子方面入选的论文《Revealing the behavior of soliton buildup in a mode-locked laser》

对于非线性系统，瞬态现象和瞬态动力学是一个非常重要的特征。比如在锁模光纤激光器中，虽然对于产生稳定的孤子序列已经有比较深入的了解，但是对于蕞初的孤子自激产生的研究，一直较为欠缺。主要原因是缺少对于瞬态过程的探测手段。近年来，随着时间拉伸技术的发展（Time-Stretch Dispersive Fourier Transform, TS-DFT），使观察单次瞬态现象成为可能。

过去20多年里，对于被动锁模的建立机制，有许许多多的理论和实验上的探索。在出现时间拉升技术之前，瞬态现象只能通过示波器来观察，但是示波器无法解析出瞬态的建立过程。进来随着时间拉伸技术的出现，瞬态光谱和时域动态都可以被观察到了。

使用时间拉伸技术观察被动锁模光纤激光器中孤子的产生，需要抑制环境扰动，例如腔内偏振变化，还有泵浦功率浮动。这些会让激光产生额外的不稳定态，例如调Q激发。为了揭示真正的孤子建立过程，必须尽可能地抑制环境扰动。然而目前无法*抑制扰动。因此在文章中将会围绕孤子分子展开讨论，而不是孤子本身。

在实验中，使用了多种方法抑制环境扰动，比如碳纳米管偏振强度饱和吸收体（Carbon NanoTube Saturable Absorber, CNT-SA）、偏振控制器、波分复用器、tap耦合器、隔离器等，并因此得以观察到两种锁模激光中的孤子产生过程。
实验光路结构如下：

实验分析就不在此赘述，详细分析请参考原文。以下为测量结果：
锁模激光中孤子建立过程的实时记录

带有节拍稳定动态（beating dyamics）的孤子形成过程

具有瞬态关联态的孤子建立过程

关联态的双孤子相互作用

近，实验中使用的测量光路，已经有了集成化的综合测量设备 COMET系列时间拉伸光谱仪            
COMET系列主要特点：
- 实时单发测量（没有扫描），高采集率，蕞高可达10亿帧每秒
- 可以测量构成单发脉冲的连续光谱信息
- 光谱测量宽度可达650nm
- 高频率分辨率 >10pm
- 高时域分辨率 >15fs
- 高灵敏度 μW等级
- 支持光纤出入

更多信息请咨询上海昊量光电400-9554802