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空芯光纖具有高損傷閾值、寬帶傳輸窗口、色散和非線(xiàn)性可調控等優(yōu)點(diǎn)，為超快激光與氣體介質(zhì)的非線(xiàn)性相互作用研究提供了理想平臺?；谶@一平臺的少周期脈沖壓縮、孤子-等離子體相互作用、超連續譜產(chǎn)生及紫外飛秒激光產(chǎn)生技術(shù)，在超快電子產(chǎn)生與調控、超快光譜學(xué)研究、燃燒診斷動(dòng)力學(xué)探測等方面具有應用潛力。近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所科研團隊在基于空芯光纖的氣體非線(xiàn)性光學(xué)研究中取得進(jìn)展。

研究團隊揭示了空芯毛細管光纖中一種新穎的孤子動(dòng)力學(xué)機制，即高階孤子分裂引起的高強度次級脈沖調制效應。該研究利用這一效應實(shí)現了微焦量級、高相干度、紫外寬光譜脈沖的產(chǎn)生，且所產(chǎn)生的紫外光譜覆蓋一個(gè)倍頻程。在時(shí)域上，該技術(shù)支持傅里葉變換極限脈寬約1 fs的近單周期紫外脈沖，且所產(chǎn)生紫外脈沖的中心波長(cháng)可通過(guò)控制入射脈沖能量和空芯波導中的氣壓進(jìn)行寬譜調諧。相關(guān)成果以Octave-wide broadening of ultraviolet dispersive wave driven by soliton splitting dynamics為題，發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。

進(jìn)一步，該團隊開(kāi)展了空芯反諧振光纖中多峰結構諧振色散波的輻射機理研究。結果表明，諧振色散波的多峰結構是孤子自壓縮、孤子-等離子體相互作用以及相位匹配色散波輻射三種效應之間的精妙耦合所致。泵浦脈沖在充氣空芯波導中經(jīng)歷孤子自壓縮，實(shí)現第一次色散波輻射。同時(shí)，氣體電離導致藍移孤子產(chǎn)生，而藍移孤子逐漸靠近空芯反諧振光纖的諧振帶時(shí)，再次經(jīng)歷孤子自壓縮，從而觸發(fā)第二次色散波輻射。由于兩次色散波輻射的相位匹配條件不同，導致諧振色散波光譜上呈現多峰結構，而時(shí)域上出現多個(gè)波包。該多峰諧振色散波通過(guò)相位補償后被壓縮成超短激光脈沖。相關(guān)成果以Broadband Dispersive-wave Emission Coupled with Two-stage Soliton Self-compression in Gas-filled Anti-resonant Hollow-core Fibers為題，發(fā)表在《激光與光子學(xué)評論》（Laser & Photonics Reviews）上。