双折射管理的正常色散光纤激光器提供能量可调谐无啁啾孤子

在过去的几十年里，研究人员通过控制光纤激光器的色散和非线性，展示了传统孤子、展宽脉冲、自相似脉冲和耗散孤子。然而，在锁模光纤激光器中很少发现新型强脉冲，因为在大约2000年代就报道了耗散孤子。另一方面，过去只有反常色散光纤激光器才能实现无啁啾孤子，单脉冲能量被限制在一个相对严格的范围内。

近日，由西北工业大学毛东教授和赵建林教授以及阿尔托大学孙志培教授领导的联合研究团队提出了一种新型的净正色散掺铒光纤激光器中的无啁啾脉冲.双折射相关的相位匹配效应主导无啁啾孤子的形成，因此它被称为双折射管理孤子。

在~10mW的相同泵浦水平下，可以实现从5阶到85阶的可控谐波锁模，孤子能量完全可调谐超过10倍，表明与能量定理本质上不同的新双折射相关能量定律常规孤子。

对于含有一段保偏光纤的法向色散光纤激光器，当脉冲从单模光纤传播到保偏光纤时，两个正交偏振分量之间会发生模式耦合。激光器的运行主要取决于单模光纤中脉冲的偏振态。

当θ(即y偏振分量与PMF快轴之间的角度)为~0或~π/2时，激光器发射耗散孤子，而当θ在~π/10之间变化时，可以实现双折射管理孤子和~2π/5。与耗散孤子相比，双折射管理孤子具有更小的脉冲持续时间、带宽和脉冲能量，以及自启动阈值，并且能够自行组装成高次谐波锁模态。

凭借单次光谱和电可调偏振控制器，耗散孤子和双折射管理孤子之间的转变可以实时可视化。对于这两个过渡过程，它们都表现出孤子退化、弛豫振荡和孤子再生。这些结果进一步验证了双折射管理孤子在正常色散区域中的实现。

基于耦合Ginzburg-Landau方程的数值模拟很好地重现了实验观察结果，证实了除了色散、非线性和可饱和吸收效应之外，双折射还可以用来管理脉冲的能量和传播行为，这可能会开辟新的研究领域光孤子和超快光纤激光器领域的研究方向。

这项工作为在没有外部压缩的情况下在正常色散腔中直接生成无啁啾孤子铺平了道路。这种柔性光纤激光器能够以相对较低的泵浦功率产生可调谐的高次谐波锁模孤子，为实现光通信和传感的低功耗高重复率脉冲源提供了一种有前途的方法。

该论文发表在《超快科学》杂志上。