上海交大詹黎課題組首次捕捉到亞諧波析出呼吸孤子

2020-12-06 上海交通大學新聞網

近日，上海交通大學物理與天文學院詹黎課題組在超快雷射領域取得重要進展，該團隊首次捕捉到具有亞諧波析出呼吸孤子。研究成果以「Subharmonic Entrainment Breather Solitons in Ultrafast Lasers」為題在《物理評論快報》上發表。

光孤子是一種在傳輸過程中可以波形不會發生改變的一種波包，它是由色散和非線性共同作用的結果。在某些非線性系統中，光孤子的峰值功率、脈衝寬度會發生周期性變化，好像人在不斷地呼吸的過程。由於呼吸孤子和許多非線性現象有著內在關聯，有助於理解例如怪波（rogue wave）、湍流、颶風、海嘯等極端現象，引起學界廣泛關注。

圖1(a)(b) 呼吸孤子的脈衝能量、相對時間、相對相位的演化。(c)(d) 相對時間和相對相位的關係。其中(a)(c)來自普通呼吸孤子，(b)(d)來自亞諧波呼吸孤子。

論文研究了呼吸孤子雷射器中的亞諧波析出現象。因為呼吸孤子雷射器存在腔頻和呼吸頻率兩組頻率，可以被視為一個非厄米系統。在呼吸頻率接近腔頻的亞諧波的時候，該系統的兩個本徵頻率會發生耦合，呼吸頻率被鎖定到腔頻的亞諧波，實現亞諧波析出呼吸孤子。基於此，研究團隊提出了呼吸孤子雷射器中呼吸頻率和腔頻的耦合模型。

要在實驗上驗證呼吸孤子的亞諧波效應，就要證明一個呼吸周期裡的所有孤子都被鎖定。然而孤子脈衝寬度一般在百飛秒量級，其單個脈衝形狀難以被觀察到。而基於脈衝強度和重複頻率等測量手段因其測量誤差的影響，不足以說明呼吸孤子的亞諧波效應。因此，研究團隊開發出了一套可以精確測量從as (10-18s)到ps (10-12s)的超快時間事件的單點測量技術：色散時域幹涉技術，使精確測量不同孤子間的相互作用成為了可能。基於此項技術，捕捉到了相鄰孤子間的相對時間和相位信息，發現在亞諧波呼吸孤子的相對時間和相位可以被局域在一些分立的點，從而驗證了呼吸孤子的亞諧波效應。另外，研究團隊還發現亞諧波效應可以顯著提高呼吸孤子的穩定性，極大地降低噪聲水平，從而有效提高呼吸孤子雷射器的性能，對開發呼吸孤子的雷射穩頻及光頻梳應用有重要意義。利用這種特性，可在Kerr非線性微腔中捕捉亞諧波呼吸孤子，這將有助於超高重頻(THz)微腔的重複頻率測量。

圖2(a)呼吸孤子的呼吸頻率隨泵浦功率的演化。(b)亞諧波呼吸孤子的呼吸輪廓。(c)不同孤子隨泵浦功率增加的相對演化。(d)不同呼吸孤子的呼吸頻率的頻譜。

物理與天文學院博士生賢天浩為本論文的第一作者，詹黎教授為通訊作者。該工作得到國家自然科學基金的支持。

相關焦點

  • 科學家首次捕捉到亞諧波析出呼吸孤子
    本報訊（記者黃辛）上海交通大學物理與天文學院教授詹黎課題組在超快雷射領域獲得重要進展，首次在超快雷射器中產生並觀察到亞諧波析出呼吸孤子。相關成果近日發表於《物理評論快報》。光孤子是一種傳輸過程中波形不發生改變的波包，是色散和非線性共同作用的結果。
  • 科學家首次捕捉到亞諧波析出呼吸孤子—新聞—科學網
    上海交通大學物理與天文學院詹黎課題組在超快雷射領域獲重要進展，首次在超快雷射器中產生並觀察到亞諧波析出呼吸孤子。該研究成果近日發表於《物理評論快報》。
  • 科學家首次證實拓撲表面態貢獻高次諧波輻射
    中國科學院上海光學精密機械研究所強場雷射物理國家重點實驗室在強雷射電場與拓撲新物態相互作用新現象和新物理方面取得重要進展，實驗上首次證實了拓撲表面態貢獻的高次諧波輻射並揭示了其物理機制，為拓撲強場物理和強場與物質相互作用領域的研究帶來了新的推動力。相關成果近日發表於《自然—物理》。
  • 上海藥物所等發現小G蛋白Rho亞家族不可逆變構抑制劑
    上海藥物所等發現小G蛋白Rho亞家族不可逆變構抑制劑 2020-05-20 上海藥物研究所 因此迫切需要發展新的策略，以實現靶向性包括RhoA在內Rho亞家族成員的抑制劑開發。
  • 西安交大研究人員從原子尺度揭示釤鈷高溫永磁材料再結晶和析出...
    基於再結晶與析出相共生現象調控微觀組織是研發高性能合金材料的重要手段，在現代材料工業中具有廣泛應用。調控再結晶晶粒尺寸和析出相分布可實現鎂合金、鋁合金和鎳基高溫合金等結構材料的強塑匹配，也可克服Sm-Co永磁材料「磁能積與矯頑力相互倒置」的基礎難題。由於再結晶晶粒和析出相長大相互影響，且涉及複雜的缺陷演化過程，揭示缺陷的形成及分解對調控微觀組織和材料性能至關重要。
  • 上海交大課題組實測數據證實逆溫層影響霧霾形成
    上海交大課題組實測數據證實逆溫層影響霧霾形成 2015-12-22 14:33:35> 2015年12月22日 14:33　來源：中青在線 參與互動　 　　目前的大氣汙染監測主要集中在地面，對高空的汙染監測較少，上海交大船舶海洋與建築工程學院教授彭仲仁團隊在長三角地區用無人機搭載可攜式檢測設備
  • 上海交大基礎醫學院方超課題組研究促進納米藥物腫瘤靶向遞送和深...
    近日，上海交大基礎醫學院藥理學與化學生物學系方超課題組在美國化學會國際著名期刊Nano Letters（影響因子為12.08）在線發表了題為「Enhanced Drug Delivery by Nanoscale Integration of a Nitric Oxide Donor To Induce Tumor Collagen
  • 交大應用"同倫分析方法" 首次驗證"穩態共振波"存在
    東方網1月22日消息：近日，上海交通大學廖世俊研究小組應用「同倫分析方法」，首次從理論上獲得無限和有效水深中的穩態共振波系，並在流體力學國際知名雜誌《流體力學雜誌》上發表2篇相關論文，率先從理論上證明了「穩態共振波」之存在。　　波浪共振是一類非常有趣的物理現象，在波浪和海洋工程領域具有重要的理論意義。
  • 上海交大吳方課題組最新研究成果發現細菌硫化氫氣體產生酶新型...
    近日，Cell子刊Cell Chemical Biology在線刊發了上海交大系統生物醫學研究院吳方課題組關於硫化氫氣體產生酶抑制劑研究的最新成果。本研究中，基於課題組發明的H2S高通量並行檢測特色技術以及在H2S產生酶抑制劑研究領域的長期積累（參見Chem. Comm. 2013; Cell Death and Disease 2018; J. Med.
  • 上海交大材料科學家:助力人類首次登陸月球背面
    在祖國的建設發展中，無數交通大學的莘莘學子，把愛國之情、報國之志和畢生奮鬥的事業緊密融合在一起，譜寫出了一曲曲交大特色的「愛國奮鬥之歌」。新聞網主頁特推出「愛國奮鬥」專欄，匯集交大人愛國奮鬥的事跡，弘揚「心有大我，至誠報國」的精神，激勵和引導交大人做新時代的奮鬥者，把個人理想融入祖國發展偉業，為中華民族偉大復興和中國夢貢獻智慧和力量。
  • 上海交大範先群教授課題組合作開發蛋殼來源的新型仿生骨修復材料
    上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院眼科範先群教授課題組與泉州師範學院楊大鵬教授課題組合作，開發一種蛋殼來源的新型骨修復納米材料，該材料具有環保、仿生、骨誘導的特性，為骨組織工程支架材料的開發提供思路。團隊採用簡單的浸漬和煅燒法合成了MgO納米粒子改性的蛋殼微晶體（CaCO3/MgO），並通過化學交聯將CaCO3/MgO和BMP2複合到CMC基體中製備了仿生支架；隨後測定了複合支架的生物相容性和礦化能力，並從分子水平、細胞水平和動物水平對複合支架的骨誘導性進行了系統評價和機制分析。
  • 上海交大教授:沒有火的燃燒 讓有機垃圾變成無汙染的寶
    上海交大教授：沒有火的燃燒 讓有機垃圾變成無汙染的寶 原標題： 　　央廣網上海6月5日消息（記者吳善陽）暑氣漸升，夏天到了，生活垃圾的處理隨著氣溫的上升逐漸成為一個大問題，而生活垃圾處理得不好，將極大影響大型城市風貌。
  • 拓撲態貢獻的高次諧波產生研究取得進展
    中國科學院上海光學精密機械研究所強場雷射物理國家重點實驗室在強雷射電場與拓撲新物態相互作用新現象和新物理研究中取得進展，實驗上首次證實了拓撲表面態貢獻的高次諧波輻射，並揭示了其物理機制，為拓撲強場物理和強場與物質相互作用領域的研究帶來了新的推動力。
  • 【MBA院校:交大篇】上海交大安泰MBA報考指南
    上海交大安泰MBA項目介紹 交大安泰MBA項目致力於培養具有品行正、視野寬、基礎實、創新力強、人文底蘊深厚的商界領袖和業界精英 在教育部的「雙一流」建設高校及建設學科名單中，上海交大「商業與管理」學科成為上海地區唯一入選的經濟管理類學科。在全國第四輪學科評估和首次專業學位水平評估中，上海交大工商管理一級學科和工商管理碩士MBA均位列A+。
  • 上海交大研究出新型「並聯機器人」
    1月11日，記著從上海交通大學得到消息，上海交大機械與動力工程學院高峰教授課題組「並聯機器人機構拓撲與尺度設計理論」獲得2013年國家自然科學二等獎。都是高峰教授課題組需要解決的難題。 　　「並聯機器人」技術取得關鍵突破 　　高峰教授課題組提出了表達並聯機器人末端特徵的GF集(Generalized Function Sets)概念和定義，創立了並聯機器人機構的拓撲設計系統理論體系。
  • 上海交大燃燒能源研究團隊最新成果為生物質的高值化利用提供新思路
    近日，上海交大機械與動力工程學院燃燒能源研究團隊在化學化工領域期刊Angewandte Chemie International Edition上發表題為「Evidence of phenolic pool as a key intermediate for zeolite-catalyzed lignin pyrolysis」的論文
  • 中國科學家在世界上首次拍到水分子內部結構
    北京大學科學家在世界上首次拍到水分子的內部結構，並揭示了單個水分子和四分子水團簇的空間姿態。這一成果發表在最近一期的《自然-材料》雜誌上。北京大學量子材料中心、量子物質科學協同創新中心江穎課題組與王恩哥課題組合作，在水科學領域取得重大突破，在國際上首次實現了水分子的亞分子級分辨成像，使在實空間中直接解析水的氫鍵網絡構型成為可能。相關研究成果於1月5日以Article的形式在線發表在《自然-材料》[Nature Materials DIO: 10.1038/nmat3848]。
  • 深度解密上海交大安泰新銳EMBA招生項目
    「相比本科教學，商學院的EMBA教育更關注同學們的困惑和難題，並以此為基礎，抽絲剝繭，加以引導，從接觸創業，到自己創業，交大安泰EMBA的教授們一直引領我，讓我有種醍醐灌頂的感覺。」在歷時1年多的「交大安泰EMBA公司贏利模式」課程結束後，有同學這樣激動表示。
  • 上海交大李長坤課題組JACS:鈷催化的區域和對映選擇性烯丙位胺化
    最近，Krische課題組利用其π-烯丙基銥C,O-苯甲酸鹽催化劑僅實現了脂肪胺和吲哚的高度區域和對映選擇性烯丙基化。因此，化學家們仍需開發新的催化體系以實現簡單烷基取代的烯丙基底物的不對稱烯丙位取代。儘管偶有鈷催化烯丙位取代的報導，但其產物多為線性產物（Scheme 1，a）。
  • 上海交大120周年校慶之際,微軟必應別出心裁獻祝福
    2016年4月8日，上海交通大學迎來了120周年生日慶典。校慶當日，上海交大舉辦了豐富多彩的慶祝活動，歷屆學子齊聚交大，共賀母校誕辰。在這個特別的日子裡，微軟搜尋引擎必應也獻上誠摯祝福，將上海交大的校園風景圖片設置為必應首頁今日美圖，全球用戶都將在這裡一睹上海交大風採。