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華南師范大學光電科學與工程學院研究員羅智超和教授徐文成團隊在國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的資助下，在超快孤子光纖激光器的研究方面取得重要進展。相關成果近日發表于《自然-通訊》（Nature Communications）。

超快激光是推動超快科學發展的核心支撐。作為超快光纖激光器的工作模式之一，局域混沌孤子脈沖簇無論對于基礎科學研究還是實際工程應用都具有重要意義。例如，混沌孤子簇不僅是探索怪波和湍流等復雜非線性動力學特性的優良物理平臺，還在無散斑成像、混沌激光通信、混沌激光雷達等領域有重要的應用價值。

論文第一作者、華南師范大學光電科學與工程學院2021級碩士研究生張澤賢表示，混沌孤子簇的相干性調控對于上述光學應用系統的性能表現/動力學特性研究具有至關重要的作用。然而，盡管研究人員在超快光纖激光器中發現混沌孤子簇超過25年，由于缺乏孤子間隨機相互作用的動態平衡機制，至今仍認為其相干性是不可控的。

針對該科學問題，研究團隊提出了一種方法來有效、靈活控制激光器中混沌孤子脈沖簇的相干性。團隊通過巧妙利用四階色散驅動的孤子時域整形作用，在超快光纖激光器中引入四階色散使孤子脈沖形成振蕩尾，進而在混沌孤子之間產生“勢壘”效應。勢壘所產生的相鄰孤子間排斥力能夠緩解孤子隨機相互碰撞誘導的湮滅效應，其作用大小與引入的四階色散大小相關聯，從而實現了混沌孤子脈沖簇相干性的有效控制。

論文通訊作者羅智超表示，相關研究結果將能夠為光學系統的復雜非線性科學研究提供一個有力的實驗平臺，并為發展新型混沌激光光源及應用提供新方案。