西北工業(yè)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授毛東、趙建林團隊與芬蘭阿爾托大學(xué)教授孫志培合作，在多波長同步鎖模孤子激光方面取得進展。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然—通訊》。

超快光纖激光器利用光纖為傳導(dǎo)介質(zhì)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、光束模式優(yōu)良、峰值功率高以及與其他光纖系統(tǒng)兼容等優(yōu)點，在高速光通信、生物醫(yī)學(xué)、材料處理和精密物理測量等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

鎖定激光諧振腔中縱模的相位是產(chǎn)生超短脈沖的典型方法，脈沖持續(xù)時間可以達到萬億分之一秒量級。然而，對于傳統(tǒng)多波長鎖模光纖激光器而言，由于群速度色散的影響，脈沖傳輸速度與工作波長相關(guān)，導(dǎo)致不同波長的鎖模脈沖在腔內(nèi)獨立演化并周期性碰撞。因此，如何在非零色散光纖諧振腔中產(chǎn)生多波長同步鎖模孤子，是超快激光領(lǐng)域的難點之一。

研究團隊通過在負色散光纖諧振腔中引入光譜濾波和群延遲補償，成功實現(xiàn)了2~5個波長的同步鎖模激光孤子脈沖輸出，所得孤子包絡(luò)中子脈沖的重復(fù)頻率達到1.26太赫茲。他們進一步基于光譜實時探測技術(shù)，詳細研究了多波長同步鎖模脈沖的形成及演化行為。實驗和模擬結(jié)果表明，當(dāng)不同波長之間群延遲差被補償?shù)搅愀浇鼤r，可飽和吸收效應(yīng)在腔內(nèi)使脈沖自動同步，激光系統(tǒng)中損耗達到最低并形成穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。

該方案不僅為直接產(chǎn)生多波長超高重頻脈沖提供了一種全新方法，也為差頻產(chǎn)生太赫茲波及非線性拉曼光譜測量提供了所需的特種脈沖源。（張行勇）