创新研究：成功实现基于黑磷饱和吸收体的色散管理掺铥光纤激光器中孤子分子的可控生成
随着光通信、精密微加工及超快光学等领域对高性能脉冲光源需求的快速增长，多脉冲孤子分子在时域相干性、可控性和多脉冲调制等方面的潜力引起广泛关注。为满足这一需求，近日，张倩老师与北航张梦教授率先在基于黑磷（BP）饱和吸收体（BP-SA）和色散管理的全光纤飞秒掺铥光纤激光器中，成功实现了2 µm波段的单孤子与孤子分子的生成和可控性。该研究不仅展示了二维材料黑磷在中红外宽带光源中的重要价值，还为多脉冲光源的动力学控制提供了全新技术路径。这一创新成果不仅为未来高性能光源的发展开辟了新方向，也为相关应用提供了可靠的技术支持。
该研究利用黑磷的直接能带隙结构（从块状时的～0.3 eV到单层时的～2 eV），基于其带隙的可调节特性，使其适应宽光谱光子应用需求，特别是在中红外短脉冲技术中展现出突出优势。研究团队通过数值分析非线性薛定谔方程（NLSEs），系统探究了腔内孤子分子演化的动力学规律，详细分析了噪声从初始演化至稳态孤子分子的过程中孤子间的相互作用机制，并揭示了孤子分子脉冲间距可调的独特孤子动力学特性。结果表明，通过调节激光腔内的小信号增益，可以灵活控制孤子分子之间的时间间隔，实现多脉冲结构在不同应用需求下的参数调整。
该成果在光通信、超快成像和精密微加工等领域展现出广泛应用潜力。例如，可调孤子分子为高速光通信中的时分复用提供了稳定的脉冲信号，提高了数据传输的可靠性；在精密微加工和激光微纳制造领域，孤子分子的脉冲成束输出能够显著提升加工精度和可控性。此外，基于黑磷的可饱和吸收体器件进一步验证了二维材料在2 µm波段的潜力，为未来更高效、更宽频段的脉冲光源设计奠定了基础。本项研究不仅拓展了黑磷作为光子功能材料的应用边界，也为复杂孤子体系的生成和动态演化提供了新思路，为多孤子动力学研究及应用奠定了重要基础。此项工作由张倩与北京航空航天大学张梦教授团队共同完成。相关成果近期发表在Results in Physics上（DOI: 10.1016/j.rinp.2024.107908）。
论文标题：Controlled generation of soliton molecules from a dispersion-managed Tm-doped fiber laser with BP-SA.
论文作者：Qian Zhanga,b, Xinxin Jina, Meng Zhanga*, Qing Wuc , Zheng Zhenga,d
论文单位：
a School of Electronic and Information Engineering, Beihang University, Beijing, 100191, China
b Suzhou Key Laboratory of Biophotonics, School of Optical and Electrical Information, Suzhou City University, Suzhou, Jiangsu Province, 215104, China.
c Heilongjiang Province Key Laboratory of Laser Spectroscopy Technology and Application, Harbin University of Science and Technology, Harbin Province, 150080, China.
d Beijing Advanced Innovation Center for Big Date-based Precision Medicine, Beihang University, Beijing, 100083, China.
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221137972400593X
期刊影响因子：4.4
（光学与电子信息学院）
