上海交通大學物理與天文學院教授詹黎課題組在超快鐳射領域獲得重要進展，首次在超快鐳射器中産生並觀察到亞諧波析出呼吸孤子。相關成果近日發表于《物理評論快報》。
光孤子是一種傳輸過程中波形不發生改變的波包，是色散和非線性共同作用的結果。呼吸孤子和許多非線性現象有著內在關聯，有助於理解怪波、湍流、颶風、海嘯等極端現象，並在超快鐳射産生及鐳射穩頻等領域具有直接應用。
研究人員研究了超快鐳射器中亞諧波析出呼吸孤子現象，發現當呼吸頻率接近腔頻的亞諧波頻率時，系統的兩個本徵頻率會發生耦合，呼吸頻率被鎖定到腔頻的亞諧波，實現亞諧波析出呼吸孤子。基於此，研究人員提出異常點耦合模型解釋了這種呼吸孤子超快鐳射的産生機制。
孤子脈衝寬度一般在百飛秒量級，其單個脈衝形狀及飛行時間難以被精確測定。而基於脈衝強度和重復測量等的手段因其測量誤差的影響，不足以説明呼吸孤子的亞諧波效應。“因此，研究人員開發出了一套精度達20阿秒的超快時間事件單點測量系統——色散時域干涉儀，使單點精確測量孤子間相互作用和脈衝形狀成為可能。”詹黎表示，基於此項技術，研究人員捕捉到相鄰孤子間的相對時間和相位資訊，發現呼吸孤子的相對時間和相位可被嚴格局域在一些分立的點，從而驗證了呼吸孤子的亞諧波效應。
同時，研究人員還發現亞諧波析出效應可以顯著提高呼吸孤子的穩定性，極大降低鐳射輸出的噪聲水準，從而有效提高呼吸孤子鐳射器的性能，對鐳射穩頻開發及鐳射頻梳應用有重要意義。詹黎表示，利用這種特性，還可在非線性微腔中捕捉亞諧波呼吸孤子，這將有助於超高重復頻率的測量和微腔頻梳的穩頻。
