近日，光机电工程学院王悦悦和戴朝卿教授领衔的先进光电子应用基础交叉研究中心科研团队在光学领域国际权威期刊《Laser & Photonics Reviews》（中科院1区TOP，近五年影响因子：10.7）上发表了题为《基于SGS结构被动锁模光纤激光器中多呼吸孤子态的瞬态演化及操控机制及其编码应用》(Transient Evolution and Manipulation Mechanisms of Multi-Breathing Soliton States in SGS-Structured Passively Mode-Locked Fiber Lasers for Encoding Applications)的研究论文。这是该研究团队近两个月内第二次在该期刊发表高水平文章，本文在被动锁模掺铒光纤激光器中引入SGS结构，实现了多脉冲呼吸孤子态的可控生成，并揭示了纳秒时间尺度下多脉冲同相与反相集体呼吸动力学及其协同演化机制。研究表明，多模干涉诱导的相位调制与增益重分布为多呼吸孤子的稳定形成提供了新的调控维度。在此基础上，进一步提出并验证了基于非线性动力学状态的多态光编码方案，为超快光纤激光器的功能化及全光信息处理提供了新的实现途径。
在非线性光学领域，呼吸孤子作为耗散系统中非线性、色散、增益与损耗动态平衡下产生的重要非平衡态，其多脉冲协同演化与调控机制仍有待深入研究。针对这一问题，王悦悦和戴朝卿研究团队将单模光纤–渐变折射率少模光纤–单模光纤（SGS）结构引入被动锁模掺铒光纤激光器，实现了1–10个呼吸孤子的连续可控生成，并系统揭示了多脉冲体系中同相与反相强弱呼吸的集体动力学行为。实验与数值结果表明，SGS结构引入的多模干涉通过调控腔内相位积累与增益重分布，主导了多呼吸孤子的稳定共存及其强弱呼吸动力学的形成机制。基于此，进一步提出并实验验证了一种利用呼吸孤子数量进行映射的多态光编码方案，实现了由非线性动力学状态直接承载信息的高维表示。该工作不仅深化了对多脉冲呼吸孤子协同演化机制的认识，也为超快光纤激光器在高维光编码、物理层加密及全光信息处理中的应用提供了新的实现途径。
图1基于多呼吸孤子动力学状态的信息编码工作流程及其相应的实验平台
图21-10呼吸孤子的数值模拟及其在信息编码中的应用
该论文成果的第一及通讯单位为浙江农林大学，第一作者为硕士研究生赵崇轴，论文共同通讯作者为王悦悦、刘威和戴朝卿教授。
该研究工作得到了国家自然科学基金以及浙江省自然科学基金资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/lpor.71226
（文：王悦悦，审核：姚立健，终审：陈培金）
