我们展示了一种在半导体微腔激光器中创建空间局部状态的实验方法。特别是,我们塑造了具有非共振的,脉冲的光泵的准二维微腔激光器的空间增益曲线,以创建由于增益和非线性损耗的平衡而存在的空间局部结构,称为增益拟散的孤子。我们直接探测了这些局部结构的超快形成动力学和衰减,表明它们是在比索秒时尺度上创建的,比激光腔孤子更快的数量级。使用复杂的Ginzburg – Landau模型来重建所有实验观察到的特征和动力学,该模型明确考虑了半导体中的载体密度动力学。
来自光学微孔子的耗散kerr孤子(通常称为唯一微型群)已开发用于广泛的应用,包括精度测量,光学频率合成以及超稳的微波和毫米波的产生,都是在芯片上。Microcombs的一个重要目标是自引用,这需要八度带宽来检测和稳定梳子载体信封偏移频率。此外,通常使用频划分来实现梳子间距的检测和锁定。薄膜锂Niobate光子平台,其低损失,强大的二阶和第三阶非线性以及较大的Pockels效应非常适合这些任务。然而,在这个平台上证明,跨八度的孤子巨型镜头很具有挑战性,这在很大程度上是由于强烈的拉曼效应阻碍了可靠的孤子设备的可靠制造。在这里,我们在薄膜锂锂锂上完全连接并跨八度的孤子微角色。通过适当控制微孔自由光谱范围和耗散光谱,我们表明抑制孤子的拉曼效应被抑制,并用近乎无限的产量制造了孤子设备。我们的工作提供了一种明确的方法,可以在强烈的拉曼活性材料上生成孤子。此外,它可以预测单一整合,自我引用的频率标准与已建立的技术,例如薄膜锂锂锂锂。
我们提出了一种新方法,通过操纵三维(3D)物质波孤子(MWS)的深度和中心来实现不同光学势阱之间的变换。通过平方算子法获得3D MWS,并通过使用分步傅里叶方法进行时间演化将其转换为其他类型(椭圆形/环形/项链形)。通过将变换后的孤子与使用平方算子法迭代获得的孤子进行比较,证明了我们方法的有效性和可靠性。由于电位的调制,可以观察到MWS的重新分布。在某些复杂的光学势阱中,我们展示了通过这种转换方法产生奇异的MWS,例如双回转模式。总体而言,可控孤子变换为全光切换、光信息处理和各种其他应用提供了绝佳的机会。
soliton microcombs需要宿主腔以异常分散状态运行,对于整个光子系统至关重要。过去,在腔窃窃库模式(WGMS)上产生了孤子微量摩托,并通过结构性分散工程来实现正常分散材料制造的腔的异常分散需求。这不可避免地会降解腔质量因子(Q),并增加了孤子梳子生成的泵阈值功率。为了克服挑战,在这里,我们报告了一个由腔多边形模式激发的孤子微型炸弹。这些模式在近红外显示异常分散,而光学Q因子则保持超过4×10 6。因此,证明了从1450 nm到1620 nm的孤子梳子,具有创纪录的低泵功率为11 MW,与同一材料平台上的最新水平相比,有三倍的改进。
在量子干扰的模型中发现了两个可见的颞腔孤子的分支,在微分分散体中具有三级培养基的微孔干扰器中。孔孤子是由于移动域壁的锁定。我们在空腔谐振的相对侧识别两个不同的麦克斯韦点,其中域壁是固定壁和两个不同的颞腔孤子子,一个狭窄且具有较高的峰强度,另一个较高的峰强度,并且具有较低的峰强度,在宽参数范围内并存,而无需二级空腔共振。将两个孤子分支结合在数十个腔圆旅程的时间尺度上的局部结构。通过不同类型的多稳态腔孢子的组合生成的频率梳会导致增强的带宽及其对照。
*通讯作者:宾夕法尼亚州大学公园,宾夕法尼亚州16802,宾夕法尼亚州立大学物理学系克里斯蒂娜·约尔格; Kaiserslautern- Landau大学的物理系和研究中心Optimas,Kaiserslautern D-67663,德国,电子邮件:cjoerg@rptu.de。https://orcid.org/0000-0001-6187-0155 MariusJürgensen,宾夕法尼亚州大学公园,宾夕法尼亚州16802,美国宾夕法尼亚州立大学物理系MariusJürgensen;以及美国加利福尼亚州斯坦福大学斯坦福大学物理系。 https://orcid.org/0000-0001-7074-0002宾夕法尼亚州立大学宾夕法尼亚州公园,宾夕法尼亚州16802,宾夕法尼亚州立大学物理学系Sebabrata Mukherjee;印度班加罗尔印度科学学院物理系560012,印度。 https://orcid.org/0000-0003-1942-2521 Mikael C. Rechtsman,宾夕法尼亚州宾夕法尼亚大学公园,宾夕法尼亚州16802,宾夕法尼亚州立大学物理学系。 https://orcid.org/0000-0002-6909-8355https://orcid.org/0000-0001-6187-0155 MariusJürgensen,宾夕法尼亚州大学公园,宾夕法尼亚州16802,美国宾夕法尼亚州立大学物理系MariusJürgensen;以及美国加利福尼亚州斯坦福大学斯坦福大学物理系。https://orcid.org/0000-0001-7074-0002宾夕法尼亚州立大学宾夕法尼亚州公园,宾夕法尼亚州16802,宾夕法尼亚州立大学物理学系Sebabrata Mukherjee;印度班加罗尔印度科学学院物理系560012,印度。https://orcid.org/0000-0003-1942-2521 Mikael C. Rechtsman,宾夕法尼亚州宾夕法尼亚大学公园,宾夕法尼亚州16802,宾夕法尼亚州立大学物理学系。https://orcid.org/0000-0002-6909-8355https://orcid.org/0000-0002-6909-8355
时空分数 Fokas-Lenells (STFFL) 方程是电信和传输技术中使用的基本数学模型,阐明了光纤中非线性脉冲传播的复杂动力学。本研究采用 STFFL 方程框架内的 Sardar 子方程 (SSE) 方法探索未知领域,发现大量光孤子解 (OSS) 并对其分叉进行彻底分析。发现的 OSS 涵盖多种类型,包括亮暗孤子、周期孤子、多个亮暗孤子和各种其他类型,形成迷人的光谱。这些解揭示了亮暗孤子之间的复杂相互作用、复杂的周期序列、有节奏的呼吸、多个亮暗孤子的共存,以及扭结、反扭结和暗钟形孤子等有趣现象。这项探索建立在细致的文献综述基础之上,揭示了 STFFL 方程动态框架内以前未被发现的波动模式,大大扩展了理论理解,为创新应用铺平了道路。利用 2D、轮廓和 3D 图,我们说明了分数和时间参数对这些解决方案的影响。此外,全面的 2D、3D、轮廓和分叉分析图仔细研究了 STFFL 方程固有的非线性效应。使用汉密尔顿函数 (HF) 可以进行详细的相平面动力学分析,并辅以使用 Python 和 MAPLE 软件进行的模拟。发现的 OSS 解决方案的实际意义扩展到现实世界的物理事件,强调了 SSE 方案在解决时空非线性分数微分方程 (TSNLFDE) 中的有效性和适用性。因此,必须承认 SSE 技术是一种直接、高效和可靠的数值工具,可在非线性比较中阐明精确的结果。
超快科学建立在精确时脉冲脉冲的动态组成上,并且几乎在每个模式锁定的激光器中都观察到了不断发展的脉冲。但是,到目前为止,基本的物理学很少受到控制或使用。在这里,我们演示了一种一般的方法,可以控制双弯曲激光器内的孤子运动以及超短脉冲模式的可编程合成。在ER内引入单脉冲调制:纤维激光器,我们迅速在两个暂时分离的孤子梳之间移动时间。它们的叠加在腔外产生超时的孤子序列。在实时光谱干涉仪的基础上,我们观察到通过超快非线性和激光增益动力学吸引和排斥力的相互作用引起的索塞质分离的确定性切换。利用这些见解,我们演示了纳米到皮秒泵探针延迟和可编程的自由形式的孤子轨迹的高速全光合成。这个概念可能会为新的一类全光延迟发生器铺平道路,以进行超快测量,以高度调整,循环和采集速度。
∗这是一篇文章的预印本,该文章将发表在《混乱》,《孤子与分形》期刊上,2025年,第1卷。191,115822; doi:10.1016/j.chaos.2024.115822。