上海交通大学物理与天文学院詹黎课题组在超快激光领域获重要进展，首次在超快激光器中产生并观察到亚谐波析出呼吸孤子。该研究成果近日发表于《物理评论快报》。

光孤子是一种传输过程中波形不发生改变的波包，是色散和非线性共同作用的结果。呼吸孤子和许多非线性现象有内在关联，有助于理解例如怪波、湍流、飓风、海啸等极端现象，并在超快激光产生及激光稳频等领域具有直接应用，引起学界广泛关注。

研究人员研究了超快激光器中亚谐波析出呼吸孤子现象，发现在呼吸频率接近腔频的亚谐波频率时，系统的两个本征频率会发生耦合，呼吸频率被锁定到腔频的亚谐波，实现亚谐波析出呼吸孤子。因此，研究人员提出异常点耦合模型解释了这种呼吸孤子超快激光的产生机制。

要在实验上验证呼吸孤子的亚谐波析出效应，就要证明一个呼吸周期里的所有孤子都被锁定。然而孤子脉冲宽度一般在百飞秒量级，其单个脉冲形状及飞行时间难以被精确测定。而基于脉冲强度和重复测量等手段因其测量误差的影响，不足以说明呼吸孤子的亚谐波效应。 “因此，研究人员开发出了一套精度达20阿秒（10^-18s）的超快时间事件单点测量系统：色散时域干涉仪，使单点精确测量孤子间相互作用和脉冲形状成为了可能。”詹黎告诉《中国科学报》，基于此项技术，捕捉到相邻孤子间的相对时间和相位信息，发现呼吸孤子的相对时间和相位可以被严格局域在一些分立的点，从而验证了呼吸孤子的亚谐波效应。

同时，研究人员还发现亚谐波析出效应可以显著提高呼吸孤子的稳定性，极大地降低激光输出的噪声水平，从而有效提高呼吸孤子激光器的性能，对开发激光稳频及激光频梳应用有重要意义。詹黎表示，利用这种特性，还可在非线性微腔中捕捉亚谐波呼吸孤子，这将有助于超高重复频率的测量和微腔频梳的稳频。

相关论文信息：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.163901