Ultrashort pulses in an inhomogeneously broadened two-level medium: soliton formation and inelastic collisions
采用数值模拟的方法，研究了超短光脉冲在非均匀加宽二能级介质中的传输。我们的研究主要有两个问题。第一个是关于自诱导透明孤子形成的瞬态过程，特别是，压缩的脉冲，这似乎是更有效的情况下均匀加宽。第二个问题涉及对向传播孤子的碰撞。结果表明，非均匀加宽的水平有很大的影响，这种碰撞的弹性。
2015-05-04 physics.optics
High-quality 8-fold self-compression of ultrashort near-UV pulses in Ar-filled ultrathin-walled photonic crystal fiber
利用8倍孤子效应自压缩，在空芯填充Ar的Kagomé型光子晶体光纤中实现了中心波长为400 nm的7.6 fs近紫外光脉冲。的有效压缩长度和孤子顺序的分析计算允许调整的实验参数，和数值模拟的非线性脉冲动力学在光纤中准确地预测的光谱时间轮廓的自压缩脉冲。在补偿由光学元件沿着从光纤到诊断器的光束路径引入的相位失真之后，71%的脉冲能量在主颞叶中，峰值功率超过0.2GW。方便的设置为光谱学、化学和材料科学的时间分辨研究开辟了新的机会。
2022-05-31 nlin.PS physics.app-ph physics.optics
Slow Light Nanocoatings for Ultrashort Pulse Shaping
透明材料不吸收光，但对透射辐射的相位演化有深远的影响。一个结果是色散，即，不同频率的光以不同的速度传播，导致超短激光脉冲在传播时时间延长。在这里，我们通过实验展示了解决这一挑战的纳米结构涂层：我们定制了硅纳米柱阵列的色散，使它们在传输时使用慢光效应在时间上重塑脉冲，并充当超短激光脉冲压缩器。该涂层在80 nm的带宽上在800 nm波长附近的可见光到近红外光谱区域中诱导异常群延迟色散。我们通过白光干涉测量在光谱域中表征了阵列的性能，并直接展示了飞秒激光脉冲的时间压缩。将这些涂层应用于传统光学器件使其具有超短脉冲兼容性，并适用于广泛的应用。
2021-05-14 physics.optics
Clean few-cycle blue soliton self-compressed pulses generation in hollow-core fibers
本文通过结合宽带倍频、多板连续谱后压缩与空芯光纤蓝色孤子自压缩，实验实现了4.4 fs清洁蓝色少周期脉冲，并展示了该方案在色散控制、效率和简化结构方面的三重优势。
2025-08-27 physics.optics
Deep-UV to mid-IR supercontinuum generation driven by mid-IR ultrashort pulses in a gas-filled fiber
基于超短脉冲压缩的超连续谱（SC）产生是最有前途的技术之一，可用于光谱学和显微镜等应用的超宽带、高亮度和空间相干光源。在这里，多倍频程SC代充气空芯反谐振光纤（HC-ARF）的报告跨越从200 nm的深紫外（DUV）到4000 nm的中红外（中红外）。在第一反共振透射窗口中心波长（2460 nm）处，用~100 fs的脉冲泵浦，注入能量为~7-8 μJ，测得平均输出功率为5 mW。极端光谱展宽背后的机制依赖于强烈的孤子-等离子体非线性动力学，这导致有效的孤子自压缩和相位匹配的色散波（DW）在DUV区域的发射。在275 nm处观察到最强的DW，其估计的脉冲能量为1.42 μJ，对应于总输出能量的28.4%。此外，改变泵浦脉冲能量和气体压力的非线性动力学的效果和他们的直接影响SC产生的影响进行了研究。目前的工作铺平了一条新的道路，以气体为基础的超快非线性光学在新兴的中红外光谱制度的新的调查。
2018-05-09 physics.optics
Nonlinear compression of temporal solitons in an optical waveguide via inverse engineering
我们提出了一种新的方法的基础上，所谓的捷径绝热通过技术，实现快速压缩的时间孤子在非线性波导。我们证明，孤子压缩可以实现，在原则上，在一个任意小的距离，通过逆向工程的脉冲宽度和介质的非线性。该方案可用于各种短距离通信协议，甚至可用于非线性导波光学器件和超短孤子脉冲的产生。
2017-12-26 physics.optics
Sub two-cycle soliton-effect pulse compression at 800 nm in Photonic Crystal Fibers
数值研究了超短激光脉冲在光子晶体光纤中孤子自压缩到少周期的可能性。我们表明，有效的子两个周期的时间压缩纳焦耳级800 nm的脉冲可以通过采用短（通常为5毫米长）的市售光子晶体光纤和脉冲持续时间约100 fs，无论初始线性啁啾，而不需要额外的色散补偿技术。我们设想应用于新一代紧凑且高效的亚二周期激光脉冲源。
2006-10-27 physics.optics
Two-optical-cycle pulses from nanophotonic two-color soliton compression
California Institute of Technology（加州理工学院）
本研究突破集成光子学瓶颈，在铌酸锂纳米结构中利用二次双色孤子动力学实现两光周期脉冲压缩，仅3pJ输入即可产生2μm波段~13fs脉冲，为片上单周期超快系统提供路径。
2025-02-18 physics.optics
Space-time non-separable dynamics of ultrashort vortex pulse with power exponential spectrum
本研究数值探索了具有幂指数谱的超短拉盖尔-高斯涡旋脉冲在色散和非线性介质中的时空不可分离演化，揭示了非对称时空分裂、后沿压缩及非线性依赖的光谱红移/蓝移等复杂动力学特征。
2025-02-27 physics.optics
High-Quality Pulse Compression Using a Hybrid All-Bulk Multipass Cell Scheme
本研究提出一种三级混合全块体多通池方案，在增强频率啁啾状态下将180飞秒脉冲压缩至4飞秒，压缩因子超45，旁瓣强度低于0.2%，实现高质量脉冲压缩。
2025-05-15 physics.optics
Spectral Engineering of Slow Light, Cavity Line Narrowing, and Pulse Compression
在一个稀土离子掺杂的晶体谐振腔中，由于与掺杂离子的非共振相互作用引起的强腔内色散，腔线宽变窄了4个数量级以上。色散曲线是使用光泵浦技术设计的，从而产生显著的半永久性但可重新编程的稀土吸收曲线变化。在光谱透射窗口内示出了几个腔模式。这种现象的几种可能的应用进行了讨论。
2013-11-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Generation of multiple ultrashort solitons in a third-order nonlinear composite medium with self-focusing and self-defocusing nonlinearities
本文提出利用自聚焦与自散焦波导段交替的一维复合介质，通过多重时间压缩过程可控产生多个超短时间孤子串，并揭示脉冲内拉曼散射的关键作用。
2023-06-15 nlin.PS physics.optics
Mean-field equation for phase-modulated optical parametric oscillator
本研究提出连续波泵浦的相位调制光学参量振荡器概念，推导含腔内电光调制器和色散补偿的简并$\chi^{(2)}$ OPO平均场方程，证实其可在两种色散区产生可控重复率的稳定飞秒脉冲，为新型紧凑低成本宽调谐飞秒光源铺路。
2024-10-07 physics.optics
PHz-wide spectral interference through coherent plasma-induced fission of higher-order solitons
我们确定了一个新的制度，孤子等离子体相互作用的中间孤子级的高强度超短脉冲进行相干等离子体诱导裂变。在充气空芯光子晶体光纤中得到的实验结果得到了严格的数值模拟的支持。高阶输入孤子随电离强度的累积蓝移导致脉冲在最终自压缩点之前分裂，从而产生具有PHz带宽的鲁棒脉冲对。新的动力学关闭等离子体诱导的绝热孤子压缩和调制不稳定性之间的差距。
2017-02-08 physics.optics
Single-Cycle Self-Compressed Near Infrared Pulses using High-Spatial Modes in Hollow-Core Fibers
利用空芯光纤的负色散特性，在近红外波段研究了高空间模在空芯光纤中传输时的孤子自压缩现象。我们已经发现，总是有一个最佳的空间模式来观察这种现象，压缩的脉冲下降到单周期制度，而不需要任何外部压缩设备，并随之增加的输出峰值功率。我们的结果是相关的任何超短激光应用中，很少或单周期脉冲是至关重要的。
2017-12-27 physics.optics
120-fs single-pulse generation from stretched-pulse fiber Kerr resonators
光纤克尔谐振器是简单的驱动谐振器，具有期望的波长和重复率灵活性，用于产生超短脉冲，用于包括电信、生物医学和材料处理的应用。然而，迄今为止，光纤克尔谐振器通常产生更长的脉冲，并且需要比应用所期望的更复杂的技术来产生单脉冲。在这里，我们解决这些限制，展示了强大的单脉冲性能与120 fs的脉冲持续时间在光纤克尔谐振器的基础上拉伸脉冲孤子。通过匹配的数值和实验研究，发现展宽脉冲孤子的性能强烈地依赖于总腔长，和最佳长度被发现取决于驱动，拉曼散射，和总脉冲的拉伸。通过设计这种最佳的腔与所描述的设置，稳定的展宽脉冲孤子与120 fs的持续时间进行了实验观察。此外，孤子捕获证明了与脉冲驱动源，尽管大腔内呼吸和单脉冲性能观察。稳定的高性能单脉冲产生是实现实用飞秒脉冲产生的关键一步。
2022-08-27 physics.optics
μW-Level Microresonator Solitons with Extended Stability Range Using an Auxiliary Laser
最近在微谐振器中的耗散克尔孤子的演示为产生超短脉冲和具有千兆赫到太赫兹重复率的低噪声频率梳开辟了一条新途径，使频率计量，天文学，光学相干通信和基于激光的测距应用成为可能。孤子产生的主要挑战，特别是在超高Q谐振器中，是在孤子产生开始期间循环腔内功率的突然变化。这种突然的功率变化需要精确控制种子激光器频率和功率或快速控制谐振器温度。在这里，我们报告了一个强大的和简单的方法来增加孤子制度的稳定范围，通过使用辅助激光器，被动稳定的腔内功率。在我们的实验与熔融石英谐振器，我们能够扩展泵浦激光器的频率稳定范围的微谐振器孤子的两个数量级，这使得孤子的产生缓慢和手动调谐的泵浦激光到谐振和前所未有的低功率水平。在直径为1.3mm的石英微棒谐振器中，当泵浦波长为1554 nm，阈值功率小于3 mW时，获得了自由光谱范围为~ 50.6GHz的单孤子和多孤子锁模态。此外，在直径为230 μ m的微棒上，我们还得到了阈值功率为780 μW的孤子产生。微谐振器孤子的稳定范围的被动增强为鲁棒和低阈值微梳系统铺平了道路，该系统具有对泵浦激光源的基本上放松的稳定性要求。此外，这种方法可以是有用的，在更广泛的微谐振器的应用，需要降低灵敏度的外部扰动。
2018-09-26 physics.optics
Towards direct nonlinear compression of energetic sub-nanosecond pulses to the ultrafast regime
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Lund University（隆德大学）；Ecole Normale Supérieure de Lyon（里昂高等师范学院）；Helmholtz-Institute Jena（亥姆霍兹耶拿研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschnung GmbH（GSI亥姆霍兹重离子研究中心有限公司）；FFI (Norwegian Defence Research Establishment)（挪威国防研究局）
本文提出利用多镜多程单元直接压缩亚纳秒脉冲至飞秒领域，以实现高功率高能激光的超快脉冲生成。
2025-07-28 physics.optics
Soliton self-compression and resonant dispersive wave emission in higher-order modes of a hollow capillary fibre
本文研究了充气中空毛细管光纤中高阶模的孤子自压缩和紫外共振色散波发射。我们简单的分析缩放规则预测较短的所需波导和不同的能量尺度时，从基本的高阶模式。在实验上，我们证明孤子自压缩和紫外色散波发射的双瓣LP $_{11}$模式的充氩空心毛细管光纤，我们激发耦合到光纤倾斜入射。我们观察到紫外色散波的产生，这是频移和更窄带相比，由于较强的模式色散的基模产生，和色散波和泵浦脉冲之间的超连续谱的抑制。通过数值模拟，我们证实了我们的标度规则的预测，并发现使用高阶模式可以抑制光电离和等离子体效应，即使允许更高的脉冲能量用于自压缩过程。我们的研究结果增加了另一个自由度的空心波导系统的设计，产生子周期场瞬态和可调谐的超短激光脉冲。
2021-12-01 physics.optics
Bringing short-lived dissipative Kerr soliton states in microresonators into a steady state
最近在光学微谐振器中产生了耗散克尔孤子，使微波重复率下的超短光脉冲成为可能，构成了相干和数值可预测的克尔频率梳。然而，时间孤子的播种和激发与腔内功率的变化相关联，这可能导致在激发过程期间的大的热共振位移，并使最常用的谐振器平台中的孤子状态短暂。在这里，我们描述了一种“功率踢”的方法来克服这种不稳定性，通过调制泵浦激光的功率。快速调制触发孤子形成，而功率的缓慢调节补偿激发激光扫描期间的热效应。使用这种方法，最初也非常短的寿命（100 ns）的孤子状态，遇到的SiN集成的光子微谐振器，可以被带入一个稳定的状态相比，早期报道的技术，依赖于调整的激光扫描速度只。一旦孤立子状态处于稳定状态，它可以持续数小时，并且是热自锁的。
2016-07-25 physics.optics
Reverse design of the ideal pulse for hollow capillary fiber post-compression schemes
本文通过非线性反向传播方法，在空心毛细管光纤后压缩装置中反向设计出可被完美压缩的理想输入脉冲，揭示其强度与相位均需整形的规律。
2024-02-12 physics.optics
Subdiffractive confinement of ultrashort mid-IR pulses with photonic funnels
本文通过理论分析证明，在双曲超材料光子漏斗中预啁啾可补偿超快脉冲展宽，实现中红外光深亚波长约束、时空压缩及约5倍强度增强，为超快亚衍射光操控提供新途径。
2025-10-15 physics.optics
Energetic sub-2-cycle laser with 220 W average power
少周期激光器对于许多研究领域都是必不可少的，例如阿秒物理学，它有望解决科学和技术中的基本问题。因此，进一步的进步与基础激光技术的重大进展有关。在这里，利用660 W飞秒光纤激光器系统的两级非线性压缩来实现前所未有的平均功率水平的高能超短或甚至几个周期的激光脉冲。在第一压缩步骤408 W、320 uJ、30 fs脉冲被实现，其可以在第二压缩级中被进一步压缩为216 W、170 uJ、6.3 fs脉冲。这是迄今为止所提出的最高平均功率的几周期激光系统。预计它将大大推进高次谐波产生和阿秒科学领域。
2021-01-20 physics.optics
Femtosecond pulses from a mid-infrared quantum cascade laser
量子级联激光器（QCL）已经发展成为一种紧凑、强大的相干中红外（中IR）光源。然而，它的快速增益动力学强烈限制了超短脉冲的形成。因此，迄今为止报道的最短脉冲仅限于几皮秒，峰值功率约为数百毫瓦，大大缩小了它们在时间分辨和非线性实验中的适用性。在这里，我们展示了一种替代的方法，能够产生近变换限制的亚皮秒脉冲与几瓦的峰值功率。从最有效地利用有源区增益的调频锁相状态开始，通过外部脉冲压缩产生超短高峰值功率脉冲。我们通过一种新的光学采样方法，相干拍音干涉和干涉自相关来评估它们的时间性质。这些结果为中红外非线性物理开辟了新的途径。
2021-09-10 physics.optics
Dispersion Managed Mode-locking in all-fiber Polarization-maintaining Nd-doped Laser at 920 nm
本文对掺钕保偏全光纤激光器中色散管理超短脉冲的产生进行了全面的研究。采用啁啾光纤布拉格光栅（CFBG）作为半导体可饱和吸收镜（SESAM）作为锁模器和第二非透明镜，实现了一种线性激光器方案。920/1064波分复用器确保了完整的1064 nm发射滤波。CFBG的色散补偿是足够的，以达到异常的净色散在最短的激光方案，使我们能够调查锁模制度在-0.05 ps 2 - 0.24 ps 2净色散范围内，通过改变无源光纤的长度。利用这种方法，我们证明了高次谐波锁模色散接近零和大的能量跨度近抛物线形状的单脉冲操作在反常色散区。该研究得到了用于优化激光谐振腔设计和研究腔内脉冲演变的数值模拟的支持。
2023-01-13 physics.optics
A simple approach of broadband mid-infrared pulse generation with a mode-locked Yb-doped fiber laser
宽带中红外（MIR）分子光谱技术要求在分子指纹区有明亮的宽带光源。为此，在各种技术中，脉内差频产生（IDFG）显示出优异的性能。然而，以前的IDFG系统主要使用非常规的长波长2- $μ$ m超短脉冲激光器。一些系统已经用1- $μ$ m激光器进行了演示，但它们使用体积庞大的100 W级高功率Yb薄盘激光器。在这项工作中，我们展示了一个简单而强大的方法，1- $μ$ m泵浦的宽带IDFG与传统的锁模掺Yb光纤激光器。我们首先产生3.3 W，12.1 fs的超短脉冲在50 MHz的一个简单的组合的光谱展宽与短单模光纤和脉冲压缩啁啾镜。然后，我们用它们泵浦薄取向图案化的磷化镓（OP-GaP）晶体，产生1.2 mW的宽带MIR脉冲，在指纹区（760-1240 cm $^{-1}$，8.1-13.1 $μ$ m）的-20 dB带宽为480 cm $^{-1}$。基于1- $μ$ m的IDFG系统允许在紫外和可见光区域中同时产生超短脉冲，从而实现例如100-MHz水平的高重复率振动和频产生光谱或泵浦探测光谱。
2021-12-15 physics.optics
Solitary beam propagation in a nonlinear optical resonator enables high-efficiency pulse compression and mode self-cleaning
本文提出利用周期性分层克尔介质中的空间孤子实现高效超连续谱产生和脉冲压缩，实验将170 fs脉冲压缩至22 fs且效率约90%，并证实了模式自清洁现象。
2020-09-23 physics.optics
Self-calibrating d-scan: measuring ultrashort laser pulses on-target using an arbitrary pulse compressor
在超短脉冲激光器的大多数应用中，时间压缩器用于在目标或样品中实现期望的脉冲持续时间，并且精确的时间表征是重要的。色散扫描（d-扫描）脉冲表征技术通常涉及使用玻璃光楔赋予脉冲可变的、明确定义的色散量，同时测量由这些脉冲产生的非线性信号的频谱。这对于宽带少周期脉冲非常有效，但是更长、更窄带宽的脉冲更难以以这种方式测量。在这里，我们展示了自校准d-扫描的概念，它扩展了d-扫描技术的适用性，任意持续时间的脉冲，使其完整的测量，而无需事先了解所引入的分散。特别是，我们表明，脉冲压缩器已经在啁啾脉冲放大（CPA）系统中使用，可以用来同时压缩和测量的时间分布的输出脉冲在目标上以一种简单的方式，而不需要额外的诊断或校准，而在同一时间校准的压缩机本身往往是未知的差分色散。我们证明了该技术通过模拟和实验在已知条件下。最后，我们将其应用于CPA激光器的27.5 fs脉冲的测量和压缩。
2018-02-07 physics.ins-det physics.optics
Free-Electron Shaping Using Quantum Light
控制自由电子的波函数对于提高电子显微镜的空间分辨率、电子与感兴趣的样品模式相互作用的效率以及我们在纳米尺度下探测超快材料动力学的能力是重要的。在这种情况下，阿秒电子压缩最近已被证明通过与近场的相互作用，所述近场由超短激光脉冲在纳米结构处的散射产生，然后由自由电子传播。在这里，我们表明，控制电子脉冲整形，压缩，和统计，可以改善取代相干激光激发与量子光的相互作用。结果表明，在光强一定的情况下，相位压缩可以加速压缩，而振幅压缩可以产生超短双脉冲。所产生的电子脉冲表现出完全类似于光学泰伯效应的周期性复苏。我们进一步揭示了样品中与调制电子相互作用产生的相干性强烈依赖于调制光的统计特性，而样品密度矩阵的对角部分则与用于塑造电子的光的类型无关，都简化为泊松分布。本研究为自由电子脉冲的产生开辟了一个新的方向，并对脉冲的持续时间，形状，和统计，这直接影响他们与样本的相互作用。
2021-01-26 physics.optics quant-ph
Complete temporal characterisation of asymmetric pulse compression in a laser wakefield
我们提出了完整的实验表征的时间形状的强烈超短200 TW激光脉冲驱动的激光尾波场。使用（二阶）频率分辨光学门控（FROG）唯一地测量脉冲的相位。脉冲被非对称压缩，并表现出与预期的非对称自相位调制由于光子加速/减速在相对论等离子体波的正啁啾一致。测得的脉冲持续时间随等离子体的长度和密度的增加而线性减小，与等离子体波中的强度相关的群速度变化定量一致。
2010-10-18 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
All fiber ultrafast laser generating gigahertz pulse based on a hybrid plasmonic microfiber resonator
通过各种锁模方法产生高重复率超短脉冲的超快激光器可以使许多重要的应用受益，包括通信，材料加工，天文观测等。几十年来，基于耗散四波混频（DFWM）的锁模在产生重复率为千兆赫（GHz）量级的脉冲方面一直是基础，其中多波长梳状滤波器和长非线性元件是基本的。最近，这种方法已被改进，使用滤波器驱动DFWM，它利用两个过滤和非线性特性的二氧化硅微晶谐振器。然而，制造的复杂性和波导与光纤之间的耦合损耗是一个问题。在本研究中，我们提出一个数十至数百千兆赫的稳定脉冲全光纤激光器的基础上的混合等离子体微光纤结谐振器装置。与先前报道的脉冲产生机制不同，该操作利用由器件的偏振相关特征引入的非线性偏振旋转（NPR）效应来增加腔内功率以促进DFWM锁模，我们称之为NPR激励DFWM。这种易于制造的多功能器件同时用作偏振器、梳状滤波器和非线性元件，从而为微光纤谐振器器件在超快和非线性光子学中的应用提供了新的思路。我们相信，我们的工作为实现实用的低成本超快光源提供了重大改进。
2019-11-28 physics.optics
Limits of Femtosecond Fiber Amplification by Parabolic Pre-Shaping
我们探讨抛物线预成形作为一种手段，产生和放大超短脉冲。我们开发了一个理论框架建模的技术和使用它的结论来设计一个飞秒光纤放大器。从9 ps的脉冲开始，我们获得了4.3 $μ$ J，接近变换限制的脉冲持续时间为275 fs，同时实现了超过40 dB的增益和33倍的压缩。最后，我们表明，这种放大方案是有限的拉曼散射，并概述了一种方法，通过该方法可以进一步提高脉冲的持续时间和能量，并针对特定的应用程序。
2016-10-17 physics.optics
All-optical three-dimensional electron pulse compression
提出了一种全光三维电子脉冲压缩方案，利用厄米-高斯光学模在电子脉冲的静止坐标系中形成三维光阱。我们表明，光学入射角的正确选择是必要的最佳压缩。我们得到的任意阶厄米高斯自由空间模式赋予的净脉冲的解析表达式。虽然我们专注于电子，我们的理论适用于任何带电粒子和任何粒子的非零极化率在瑞利政权。我们验证了我们的理论数值使用精确的解麦克斯韦方程组的一阶厄米高斯光束，演示单电子脉冲压缩因子的$>10^{2}$在纵向和横向尺寸与实验上可实现的光脉冲。所提出的方案是有用的单电子和多电子脉冲压缩的超快电子成像，并作为一种手段，规避聚焦超短电子脉冲时，在磁透镜的时间失真。
2015-01-28 physics.chem-ph physics.ins-det physics.optics
Femtosecond pulses in a dense two-level medium: Spectral transformations, transient processes, and collisional dynamics
在半经典极限下研究了超短光脉冲在稠密共振介质中的传输。在我们的分析中，我们强调几个要点。首先，我们研究了脉冲在传输过程中的光谱变化以及与另一脉冲的相互作用。第二点涉及与介质内部自诱导透明孤子形成有关的瞬态过程（包括脉冲压缩）。最后，第三个方面是研究介质中同向和反向传播脉冲的碰撞。在最后一种情况下，对称和非对称碰撞的调查表明，有效地控制透射辐射的参数的可能性。
2011-07-19 physics.optics
Ultrafast MHz-rate burst-mode pump-probe laser for the FLASH FEL facility based on nonlinear compression of ps-level pulses from an Yb-amplifier chain
自由电子激光（FEL）FLASH提供了世界范围内仍然独一无二的研究超快过程的能力，包括高通量、高重复率XUV和软X射线脉冲。FLASH的绝大多数实验都是泵浦探测型的。其中许多依赖于光学超快激光器。在这里，一种新型的自由电子激光设备的激光器相结合的高平均功率输出Yb：YAG放大器的光谱展宽在赫里奥特型多程细胞和随后的脉冲压缩到100 fs的持续时间。与其他采用光学参量放大的设备激光器相比，新系统具有显着改善的噪声系数，紧凑，简单和功率效率。与FLASH一样，光学激光器以10 Hz的脉冲串重复率工作。这些脉冲串由800个$μ$ s长脉冲串组成，最多可达800个超短脉冲，它们以飞秒精度与自由电子激光同步。在实验室中，脉冲能量高达50 $μ$ J，60 fs的半高宽和1 MHz的频率在1.03 $μ$ m波长是可用的，并可以通过计算机控制进行调整。此外，还实现了非线性偏振旋转，以提高激光脉冲的对比度。首先，在平面光栅单色光子束线的自由电子激光的互相关测量证明，表现出用户实验在FLASH激光器的适用性。
2021-05-14 physics.optics
Extreme nonlinear optics in optical fibers
Université Bourgogne Europe, CNRS（勃艮第欧洲大学）；University of Calabria（卡拉布里亚大学）；University of Limoges, CNRS（利摩日大学）；Niccolò Cusano University（尼古拉·库萨诺大学）；Sapienza Universit‘a di Roma（罗马第一大学）
本文研究了光学纤维中极端非线性光学现象，探讨了等离子体生成、超连续谱展宽及多模脉冲传播等核心方法，展示了其在通信和量子科学中的应用潜力。
2025-12-31 physics.optics
Extreme Raman red shift: ultrafast multimode non-linear space-time dynamics, pulse compression, and broadly tunable frequency conversion
在超快和强场物理学中，现在需要波长长于1 $μ$ m的超短高能脉冲用于各种各样的应用。到目前为止，对高能宽带脉冲的波长可调谐性的主要答案仍然依赖于光学参量放大（OPA），其通常需要多个且复杂的级，可能以不完美的光束质量为特征，并且具有有限的转换效率到放大的波之一。在这项工作中，我们提出了一个完全不同的策略来实现一个节能和可扩展的激光移频器。这依赖于在充氮空芯光纤（HCF）中的长传播距离上由受激拉曼散射（SRS）提供的连续红移。我们展示了从1030 nm到1730 nm的激光波长的连续可调谐性，转换效率高于70%和高光束质量。HCF高阶模之间的时空非线性相互作用产生的高度不对称的光谱展宽可以很容易地用于产生比泵浦脉冲（~200 fs）短得多的脉冲（~20 fs），具有高光束质量，并且脉冲能量可以进一步按比例增加到数十毫焦耳。我们设想，这种技术，再加上新兴的高功率Yb激光技术，有可能满足日益增长的需求，在近红外可调谐的高能多TW几个周期的源。
2020-07-22 physics.optics
Femtosecond Pulse Trains through Dual-Pumping of Optical Fibers: Role of Third-Order Dispersion
对双波长泵浦色散缓变光纤产生高重复率飞秒孤子脉冲序列进行了数值研究。可实现的最短脉冲宽度被发现是有限的三阶色散，具有显着的影响脉冲压缩动力学。由于脉冲内喇曼散射，输出波长发生红移，并且严重依赖于三阶色散，三阶色散的正值导致最大的红移孤子（>输入泵浦中心波长的25%）。该方案允许通过色散工程产生具有宽范围输出波长和脉冲持续时间的可调谐高重复频率的超短脉冲序列。由此产生的频率梳在宽带宽上延伸，梳线之间的间隔可调。
2018-04-10 physics.optics
Control of ultrafast pulses in hydrogen-filled hollow-core photonic crystal fiber by Raman coherence
本文对充气kagomé型空芯光子晶体光纤中超短脉冲之间的拉曼相干作用进行了实验和数值研究。泵浦脉冲首先建立拉曼相干性，在以泵浦脉冲的群速度行进的气体中创建折射率光栅。改变第二探测脉冲的到达时间允许在其沿光纤传播时对其演变进行高度控制，特别是孤子自压缩和色散波（DW）发射。在所报道的实验中，DW在~300 nm处发射，其中心频率随泵浦-探测延迟振荡。结果表明，在宽带引导充气kagomé-PCF中产生的强拉曼相干性可用于控制超短探测脉冲的动力学，即使在难以进入的光谱区域，如深紫外和真空紫外。
2017-03-13 nlin.PS physics.optics
Predicting ultrafast nonlinear dynamics in fibre optics with a recurrent neural network
超短脉冲在光纤中的传输表现出复杂的非线性动力学特性，在高功率脉冲压缩和宽带超连续谱产生等领域有着重要的应用。然而，这种非线性演化敏感地依赖于输入脉冲和光纤特性，并且为了应用目的而优化传播需要基于非线性薛定谔型方程的概括的广泛的数值模拟。这对计算要求很高，并在使用数值技术实时设计和优化实验时产生了严重的瓶颈。在这里，我们提出了一个解决这个问题的方法，使用基于机器学习的范例来预测复杂的非线性传播的光纤与循环神经网络，绕过了直接数值解的一个执政的传播模型的需要。具体而言，我们展示了如何循环神经网络与长期短期记忆准确预测的时间和光谱演化的高阶孤子压缩和超连续谱的产生，仅从一个给定的变换限制输入脉冲强度分布。孤子压缩的情况下，与实验的比较显示出显着的协议在时间和频谱域。在光学中，我们的结果很容易适用于脉冲压缩和宽带光源的优化，更普遍地在物理学中，他们打开了新的视角，在所有的非线性薛定谔型系统的研究中的玻色-爱因斯坦凝聚体，等离子体物理和流体力学的研究。
2020-04-29 nlin.PS physics.optics
UV soliton dynamics and Raman-enhanced supercontinuum generation in photonic crystal fiber
超快宽带紫外辐射在光谱学和光化学中具有重要意义，因为高光子能量使单光子激发成为可能，超短脉冲使时间分辨研究成为可能。在这里，我们报告使用充气空芯光子晶体光纤（HC-PCF）的高效超快非线性光学在紫外线。孤子自压缩的400 nm脉冲（前所未有的低）~500 nJ的能量下降到亚6 fs的持续时间，以及从这些孤子的可调谐色散波的共振发射。此外，我们还讨论了在充氢的HC-PCF中产生从深紫外到可见光的平坦超连续谱。与充氩光纤的比较表明，在高频增强拉曼增益，使氢系统更有效。随着HC-PCF技术的发展，我们预计这些基于光纤的紫外光源将带来新的应用。
2018-10-04 physics.optics
Ultrafast Ultraviolet C and Visible Laser Light with Broadly Tunable Spectrum
提出利用自相位调制或拉曼展宽结合非线性自压缩技术，实现紫外C至可见光波段连续可调谐、mJ级、少周期超短激光脉冲，并支持极紫外至软X射线相干光源产生，适用于超快动力学及多维成像研究。
2023-07-01 physics.optics
Generation of micro-J pulses in the deep UV at MHz repetition rates
虽然紫外线（UV）光在许多科学和技术领域都很重要，但很少有激光器能够以MHz的重复率提供波长可调谐的超短UV脉冲。本文报道了利用充气单环空芯光子晶体光纤（SR-PCF）中自压缩孤子的色散辐射产生重复频率为MHz、能量为μ J的深紫外激光脉冲。来自镱光纤激光器（~300 fs）的脉冲首先在基于SR-PCF的非线性压缩级中被压缩到~25 fs，并且随后用于泵浦第二SR-PCF级以在深UV中产生宽带DW。紫外波长可通过选择气体种类和压力来调节。在100 kHz重复频率下，在205 nm处获得了1.05 μJ的脉冲能量（平均功率0.1 W），在1.92 MHz重复频率下，在275 nm处获得了0.54 μJ的脉冲能量（平均功率1.03 W）。
2017-05-23 physics.optics
Ponderomotive generation and detection of attosecond free-electron pulse trains
在结构变化或化学反应过程中的原子运动动力学已经通过皮秒和飞秒脉冲电子束通过超快电子衍射和显微镜可视化。对原子、分子和固体中更快的电子动力学进行成像需要亚飞秒持续时间的电子脉冲。我们在这里演示了全光产生的阿秒自由电子脉冲串。该概念是基于脉冲电子束的周期性能量调制，通过与由两个飞秒激光脉冲在真空中以不同频率产生的光学行波的有质动力势的非弹性相互作用。随后的色散传播导致电子的压缩和超短脉冲的形成。压缩后的电子的纵向相空间演化映射的第二锁相相互作用。测量和计算谱图的比较揭示了压缩电子脉冲序列的阿秒时间结构，单个脉冲持续时间小于300 as。该技术可用于高重复率下亚光周期自由电子脉冲的剪裁和初始表征，用于亚飞秒时间分辨率的频闪时间分辨实验。
2019-05-13 physics.atom-ph physics.optics
In-line Dispersion Control of Femtosecond Laser Pulses by Multilayer Huygens' Metasurfaces
Friedrich-Schiller-University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）
本研究实验展示了多层惠更斯超表面实现对飞秒激光脉冲的在线色散控制，无需空间分离光谱成分，累积相位达8π，群延迟色散约3969 fs²，有效补偿啁啾并压缩脉冲，提供紧凑可扩展的集成平台。
2026-10-07 physics.optics
Terahertz streaking of few-femtosecond relativistic electron beams
光电子的激光条纹效应被广泛应用于阿秒极紫外脉冲的时间特性研究。最近，这项技术已被用来表征飞秒x射线脉冲在自由电子激光与条纹印的远红外和太赫兹（THz）脉冲。在这里，我们报告成功实现太赫兹条纹的时间戳的超短相对论电子束的能量是几个数量级高于光电子。这种能力是特别重要的MeV超快电子衍射（UED）的应用，其中电子束与几个飞秒脉冲宽度可以获得纵向压缩，而到达时间可能会波动在一个更大的时间尺度。利用这种激光驱动的太赫兹条纹技术，超短电子束的脉冲宽度为6 fs（rms）的到达时间已被确定为1.5 fs（rms）的精度。此外，我们已经提出并证明了一种非侵入性的方法，通过测量压缩光束的能量，这可能会允许一个推进UED对子10 fs的前沿远远超过~100 fs（rms）的抖动与飞秒精度的定时抖动的校正。
2018-05-10 physics.acc-ph physics.atm-clus physics.ins-det
Continuously Red-Shift and Blue-Shift Wavelength-Tuneable, Narrowband, High Harmonics in the EUV - X-ray Regime for Resonance Imaging and Spectroscopies
提出一种利用可见光激光在极紫外-软X射线波段产生连续可调谐窄带高次谐波的新技术，通过调节脉冲等参数实现谐波红移或蓝移，并生成低于300阿秒的脉冲串，适用于铁磁纳米结构等材料的共振成像与光谱学研究。
2023-07-03 physics.optics
Dispersion-tuning of nonlinear optical pulse dynamics in gas-filled hollow capillary fibers
本研究通过调谐气体压力改变色散区，实验探究充气空心毛细管光纤中超短激光脉冲的非线性动力学，揭示不同色散区的脉冲演化规律，并解释了正常色散区模拟与实验存在差异的原因。
2025-06-17 physics.optics
Beat-frequency-resolved two-dimensional electronic spectroscopy: disentangling vibrational coherences in artificial fluorescent proteins with sub-10-fs visible laser pulses
我们使用高速稳定的二维电子光谱仪和几个周期的可见光激光脉冲进行二维电子光谱的拍频分辨分析，以解开人工荧光蛋白中的振动相干性。我们开发了一个高度稳定的超短光源，产生5.3-fs的可见光脉冲，脉冲能量为4.7 μ J，重复频率为10 kHz，使用多板脉冲压缩和激光在气室中的反射。上述-5.3-fs激光脉冲与高速多通道探测器一起使我们能够测量一系列二维电子光谱，这些光谱根据与振动相干性相关的拍频来分辨。我们成功地提取了典型的二维电子光谱中吸收光谱不均匀加宽背后的离散振动峰和强稳态信号背后的激发电子态的振动量子拍。
2022-11-04 physics.chem-ph physics.optics
Octave-wide broadening of ultraviolet dispersive wave driven by soliton-splitting dynamics
本文揭示孤子分裂与色散波发射强耦合的新机制，通过高阶色散和自陡效应在紫外区高效产生相干色散波，并借助交叉相位调制实现200-400纳米倍频程展宽，为超快光谱和频率计量提供新光源。
2024-03-19 physics.optics
Attosecond Control of Electron Beams at Dielectric and Absorbing Membranes
超短电子脉冲对于基本光-物质相互作用的时间分辨电子衍射和显微镜至关重要。在这项工作中，我们的实验和理论研究的阿秒电子脉冲的产生和特性的光场驱动的压缩和条纹在介质或吸收相互作用元件。可实现的加速度和偏转梯度取决于激光-电子角度、激光的电场和磁场方向以及箔取向。电场和磁场对最终效应的贡献相似，都需要考虑。实验和理论吻合得很好，并揭示了高效，速度匹配的电子场相互作用在纵向或横向方向的最佳条件。我们发现，金属膜是最佳的光电子控制在中红外或太赫兹波长，但介电膜是在可见光/近红外制度，因此是理想的阿秒电子脉冲的形成。
2018-01-24 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
Few-cycle electro-optic light on thin-film lithium niobate
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Southern California（南加州大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究展示集成多功能非线性光子系统，在单片TFLN芯片上实现从CW光到少周期脉冲的转换，提升脉冲能量，拓展少周期非线性光学的应用场景。
2026-08-13 physics.optics
Generation of Stable Peak-Power Similaritons through Gain-Managed Nonlinearity
本研究证明增益管理非线性放大机制可在有限增益带宽光纤中产生稳定高峰值功率相似子，实现能量十倍提升，推动高能超短脉冲激光技术发展。
2026-10-09 physics.optics
Efficient multiphoton microscopy with picosecond laser pulses
本文开发了一种集成脉冲选择器的10 nJ Yb:fiber皮秒激光器，证明通过降低脉冲重复频率可在多光子显微术中达到与飞秒脉冲相当的性能，且更抗色散，从而可省略时间压缩并采用更简单的全光纤装置。
2024-08-12 physics.bio-ph physics.optics
