西北工业大学毛东教授、赵建林教授团队与芬兰阿尔托大学孙志培教授、南京邮电大学云灵博士、华南师范大学罗智超教授等合作，在新型锁模孤子方面取得重要进展。相关成果以“Phase-matching-induced near-chirp-free solitons in normal-dispersion fiber lasers”为题发表在顶级学术期刊《Light: Science & Applications》上。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-022-00713-y

锁模光纤激光系统结构紧凑、稳定性好、光束模式优良、峰值功率高、与其他光纤系统兼容，在高速通信、生物医学、激光加工和精密物理测量等领域得到了广泛的应用。通过调控光纤激光器的色散和非线性特性，科学家在负色散区和近零色散区分别发现了无啁啾的传统孤子和弱啁啾的色散管理孤子。在正色散区，由于非线性效应的影响，所得自相似脉冲和耗散孤子均具有巨大的线性啁啾，脉冲宽度为数十至数百皮秒量级。因此，在不进行色散补偿或腔外压缩的情况下，如何在正色散光纤激光器中直接产生近零啁啾脉冲是一个极具挑战的难题。同时，光纤激光器中是否存在第五类锁模脉冲也值得进一步探索。

针对上述问题，研究人员提出包含色散、非线性和双折射效应的相位匹配理论，通过在正色散光纤激光器中引入保偏光纤，控制脉冲在腔内近似线性传输，获得了近零啁啾的锁模孤子。脉冲在腔内传输时，相位匹配效应平衡了非线性效应导致的光谱展宽，而可饱和吸收效应补偿了正色散导致的时域拉伸。脉冲的两正交偏振分量在保偏光纤中以非对称的“X”形式传播，部分补偿了由波长色散导致的群延迟差，使脉冲实现了稳定的自洽演化。由于双折射效应在脉冲形成过程中起主导作用，将其命名为“双折射管理孤子”。

研究发现，双折射管理孤子的两正交偏振分量具有不同的中心波长和时域位置。与正色散区中常见的自相似脉冲和耗散孤子不同，该种孤子具有尖锐的光谱边带。单个偏振分量的两个边带位置和强度均不对称，其中较强边带对应满足相位匹配的谐振频率，而较弱边带源自其正交偏振分量的模式耦合。虽然正色散区中双折射管理孤子与负色散区中的传统孤子具有类似的光谱形状和啁啾特性，二者的形成机制、演化方式完全不同，进一步表明双折射管理孤子是一种全新类型的锁模脉冲。

该工作得到了国家重点研发计划项目（2017YFA0303800）、国家自然科学基金重点及面上项目（11634010、11874300、61805277）、中央高校基本科研业务费（3102019JC008、3102019PY002）等项目的资助。

毛东教授作为光学工程学科的优秀青年教师，围绕超快光纤激光、时空光场调控等领域开展了基础前沿研究工作，在Nature Communications, Light: Science & Applications, Physical Review Applied, Small, Physical Review A, Applied Physics Letters, Optics Letters等期刊发表第一/通讯作者论文49篇，相关论文共被引用6900余次，入选爱思唯尔2020年度高被引学者，该工作为近期的代表性成果之一。

（撰稿：李鹏；审稿：晁小荣