尽管飞秒激光器已经商用化了，在很多光学系统中获得了广泛的应用。但是一个基本的科学问题一直悬而未决，即打开激光器的瞬间飞秒脉冲是如何一步步从噪声中建立起来的。这个问题的答案有助于理解飞秒激光器的动力学行为，甚至可以优化飞秒激光器的设计。2016年德国科研人员在Nature Photonics上发表文章，报道了钛宝石激光器启动瞬间激光器内光场的快速演化过程。实验成功的关键在于他们设计了一套超快光谱测量系统，比传统的光谱测量系统快了3-4个数量级，从而可以捕获飞秒脉冲建立的超快过程。由于飞秒光纤激光器由光纤构成，非线性和色散效应比钛宝石激光器大的多，因此有理由相信其启动过程动力学特性会和钛宝石激光器有很大的不同。实验室曾和平教授课题组首次报道了飞秒光纤激光器启动瞬间的超快动力学特性。得益于超快光谱测量系统，他们完整地捕获了飞秒脉冲的建立过程。他们发现光纤激光器中飞秒脉冲的建立过程和光纤的长度有很大的关系。特别地，当光纤长度较长时，飞秒脉冲的建立经历了5个非线性过程，依次是调制不稳定性，锁模，自相位调制不稳定性，脉冲分裂，脉冲相互作用。当光纤长度较短时，飞秒脉冲建立过程也较为简单，只有调制不稳定性和锁模参与其中。相关科研成果已经发表在Commun. Phys. 1, 20 (2018)。
图1 飞秒激光器内飞秒脉冲的形成过程：横坐标代表的是脉冲在激光器内的传输圈数，纵坐标表示时域。
附件：
Real-time observation of dissipative soliton.pdf
