在超快激光研究領(lǐng)域，鎖模光纖激光器就像一個(gè)精密的"光學(xué)實(shí)驗(yàn)室"，能幫助科學(xué)家探索光脈沖的復(fù)雜變化。近期，西北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)有了新發(fā)現(xiàn)：他們通過(guò)光譜濾波技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了類噪聲脈沖和耗散孤子這兩種特性迥異的光脈沖在光纖激光器中穩(wěn)定共存，并且能靈活調(diào)節(jié)它們的波長(zhǎng)間隔。這項(xiàng)成果為開(kāi)發(fā)多功能激光光源提供了新思路，相關(guān)研究發(fā)表在《APLPhotonics》期刊上。

    一、兩種光脈沖的"個(gè)性"與共存難題
    在光纖激光器內(nèi)部，光的非線性效應(yīng)和色散效應(yīng)會(huì)催生不同形態(tài)的光脈沖。其中：
    耗散孤子像穩(wěn)定的"光子彈"，能量集中且形態(tài)穩(wěn)定；
    類噪聲脈沖則是包含許多超短脈沖的"光團(tuán)"，結(jié)構(gòu)復(fù)雜但整體能量更高，在光譜分析、激光傳感等領(lǐng)域很有用。
    過(guò)去，科學(xué)家更多研究相同類型光脈沖的雙波長(zhǎng)共存（比如兩個(gè)耗散孤子），而類噪聲脈沖與耗散孤子的共存研究較少。這是因?yàn)槎叩膭?dòng)力學(xué)特性差異大，就像讓兩種性格截然不同的"演員"在同一個(gè)"舞臺(tái)"（激光腔）里和諧表演，需要精準(zhǔn)的調(diào)控手段。

    二、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：給激光腔裝上"可調(diào)濾鏡"
    研究團(tuán)隊(duì)搭建了一個(gè)特殊的摻鐿光纖激光系統(tǒng)，核心是加入了一個(gè)Lyot-Sagnac濾波器。這個(gè)濾波器由兩段不同長(zhǎng)度的保偏光纖和偏振控制器組成，就像給激光腔裝上了一副"可調(diào)眼鏡"：
    當(dāng)調(diào)節(jié)偏振控制器時(shí)，濾波器能切換兩種"濾波模式"：
    模式1：波長(zhǎng)間隔較寬（14.62nm），對(duì)應(yīng)較短的光纖有效長(zhǎng)度；
    模式2：波長(zhǎng)間隔較窄（8.60nm），對(duì)應(yīng)較長(zhǎng)的光纖有效長(zhǎng)度。
    實(shí)驗(yàn)顯示，濾波器的實(shí)際濾波效果與理論模擬吻合得很好。

    三、光脈沖形態(tài)的"變身"規(guī)律
    1.單波長(zhǎng)脈沖的切換游戲
    當(dāng)泵浦功率較低（115mW）時(shí)，激光腔輸出穩(wěn)定的單波長(zhǎng)耗散孤子；
    當(dāng)功率提高到140mW，光脈沖變成類噪聲脈沖；
    更有趣的是：不改變功率，只調(diào)節(jié)濾波器的偏振狀態(tài)，就能讓這兩種脈沖形態(tài)來(lái)回切換。這說(shuō)明濾波器就像一個(gè)"開(kāi)關(guān)"，通過(guò)改變光的損耗情況，決定了光脈沖的形態(tài)。
    2.雙波長(zhǎng)脈沖的共存奧秘
    當(dāng)泵浦功率增加到160mW，系統(tǒng)能輸出雙波長(zhǎng)耗散孤子，且通過(guò)濾波器可切換兩種波長(zhǎng)間隔（14nm左右或8.5nm左右）；
    當(dāng)功率進(jìn)一步提升到180mW，短波長(zhǎng)處的光脈沖變成類噪聲脈沖，長(zhǎng)波長(zhǎng)處仍保持耗散孤子，實(shí)現(xiàn)了二者的共存。這是因?yàn)槎滩ㄩL(zhǎng)光在增益光纖中更容易獲得能量，高功率下會(huì)"突破"穩(wěn)定狀態(tài)，形成復(fù)雜的類噪聲脈沖。

    四、背后的物理原理：能量與損耗的平衡術(shù)
    研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)，光脈沖形態(tài)的變化本質(zhì)上是激光腔內(nèi)能量增益與濾波損耗平衡的結(jié)果：
    當(dāng)濾波器允許更多光通過(guò)（帶寬大、損耗小），加上高泵浦功率，光的能量過(guò)強(qiáng)，無(wú)法形成穩(wěn)定的耗散孤子，就會(huì)變成類噪聲脈沖；
    反之，窄帶濾波（損耗大）能幫助維持耗散孤子的穩(wěn)定。
    在雙波長(zhǎng)情況下，短波長(zhǎng)光更容易因高增益而"失控"變成類噪聲脈沖，長(zhǎng)波長(zhǎng)光則保持穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)二者共存。

    五、研究?jī)r(jià)值：為激光應(yīng)用打開(kāi)新窗口
    這項(xiàng)研究的重要意義在于：
    1.技術(shù)創(chuàng)新：首次實(shí)現(xiàn)類噪聲脈沖與耗散孤子的波長(zhǎng)間隔可切換共存，相當(dāng)于為激光器設(shè)計(jì)了"多功能模式"；
    2.應(yīng)用潛力：這種可切換光源未來(lái)可能用于高精度光譜測(cè)量、激光雷達(dá)傳感、超連續(xù)譜光源等領(lǐng)域；
    3.基礎(chǔ)研究：深化了對(duì)類噪聲脈沖產(chǎn)生機(jī)制的理解，發(fā)現(xiàn)光譜濾波是關(guān)鍵調(diào)控因素之一。
    未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將該技術(shù)拓展到更多波長(zhǎng)的激光器，并探索其在量子通信、超快成像等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。這場(chǎng)"光脈沖的協(xié)同舞"，正在為光學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新提供更多可能。