近日，光機(jī)電工程學(xué)院戴朝卿教授領(lǐng)銜的先進(jìn)光電子應(yīng)用基礎(chǔ)交叉研究中心科研團(tuán)隊(duì)在光學(xué)領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《Laser & Photonics Reviews》（中科院1區(qū)TOP，五年影響因子：11.1）上發(fā)表了題為《極化誘導(dǎo)的涉及類噪聲過渡態(tài)的孤子分子累積與切換機(jī)制》(Polarization-Induced Buildup and Switching Mechanisms for Soliton Molecules Composed of Noise-Like-Pulse Transition States) 的研究論文。這是該研究團(tuán)隊(duì)近兩個(gè)月內(nèi)第二次在該期刊發(fā)表高水平文章，首次在高強(qiáng)度光場(chǎng)中揭示了孤子抵抗強(qiáng)非線性效應(yīng)而發(fā)生的新型建立與切換機(jī)制，這不僅在理論上豐富了非線性光學(xué)和孤子動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容，還在實(shí)際應(yīng)用中展示了其潛在的巨大價(jià)值，為光學(xué)信息處理技術(shù)的發(fā)展開辟了新的方向。
在現(xiàn)代光學(xué)和非線性光學(xué)領(lǐng)域，非線性孤子動(dòng)力學(xué)的研究具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。特別是在高強(qiáng)度光場(chǎng)下，光學(xué)系統(tǒng)中的噪聲和強(qiáng)非線性效應(yīng)導(dǎo)致孤子行為的不可預(yù)測(cè)性，探索一種能夠在強(qiáng)非線性環(huán)境中穩(wěn)定存在的孤子構(gòu)建和切換機(jī)制，對(duì)于提升光學(xué)系統(tǒng)的性能具有重要意義。戴朝卿教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)強(qiáng)光場(chǎng)環(huán)境下的孤子穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了一種新型的強(qiáng)非線性光學(xué)系統(tǒng)，包括飽和吸收體金屬有機(jī)框架（MOF-253@Au）和極化控制器，揭示了孤子分子在復(fù)雜非線性系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)行為。研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)非線性下孤子分子為抵抗光學(xué)腔中的“湍流”，在建立階段會(huì)形成一種長(zhǎng)時(shí)間的類噪聲脈沖過渡態(tài)。通過極化誘導(dǎo)，多脈沖態(tài)下由交叉相位調(diào)制效應(yīng)主導(dǎo)的孤子分子與類噪聲脈沖之間的切換機(jī)制也被剖析，主要涉及譜崩潰與振蕩以及噪聲態(tài)到自組織過程。理論上綜合分析了極化角度對(duì)孤子態(tài)周期性相變的影響，并準(zhǔn)確再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)中觀察到的構(gòu)建和切換機(jī)制。
圖1 強(qiáng)非線性的光學(xué)系統(tǒng)及結(jié)果
圖2 孤子分子的建立動(dòng)力學(xué)
這項(xiàng)研究突破了對(duì)傳統(tǒng)非線性孤子累積動(dòng)力學(xué)的理解，揭示了極化誘導(dǎo)的強(qiáng)非線性效應(yīng)下孤子累積與切換的新形式。對(duì)推進(jìn)傳統(tǒng)光場(chǎng)和復(fù)雜強(qiáng)光場(chǎng)條件下孤子非線性動(dòng)力學(xué)的理論研究具有重要意義。
該論文成果的第一及通訊單位為浙江農(nóng)林大學(xué)，第一作者為碩士研究生司志增，論文唯一通訊作者為戴朝卿教授。該工作是與國(guó)際著名非線性物理領(lǐng)域權(quán)威專家、以色列特拉維夫大學(xué)Boris A. Malomed教授合作完成，是戴朝卿教授團(tuán)隊(duì)主持國(guó)家自然科學(xué)基金委國(guó)際合作項(xiàng)目以來取得的又一個(gè)國(guó)際合作的標(biāo)志性成果。
該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金以及浙江農(nóng)林大學(xué)科研發(fā)展基金項(xiàng)目資助。
（光機(jī)電學(xué)院 戴朝卿 司志增）
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