姑苏纳米技能与纳米仿生研讨所张凯研讨员课题组开发了一种依据偏振各向异性准一维层状资料的动态可调控的超快光纤激光器，完成了在同一谐振器体系中孤子与类噪声脉冲状况的切换，并使用于光源的高速数字编码。相关效果以“Ultrafast laser state active controlling based on anisotropic quasi-1D material”为题宣布在Light: Science & Applications期刊。国防科技大学杨子鑫博士生和姑苏纳米所俞强博士为该论文的一起榜首作者，国防科技大学周朴研讨员、吴坚副研讨员和我国姑苏纳米所张凯研讨员、王俊勇副研讨员为论文的一起通讯作者，该研讨工作得到了国家自然科学基金的大力支持。
近年来，跟着激光工业的展开，许多特别使用对光纤激光器的灵敏调控才能提出了更高的要求。其间，超快光纤激光器状况（如波长、强度、脉冲宽度等）的可调操作，是完成激光灵敏使用的要害。因为超快光纤激光器归于非厄米体系，内部存在杂乱的损耗、非线性机制，激光状况的自动调控仍然是一个巨大的应战。使用传统的锁模技能，如非线性偏振旋转，能够在超快体系中完成激光状况的转化，但是在调制速度和可重复性方面存在限制。依据低维资料锁模器材的超短脉冲激光表现出简单自启动、紧凑牢靠的特色。此外，低维资料具有层数可调的呼应光谱、界面可调的载流子寿数以及对称相关的各向异性吸收等，赋予其潜在的调控自由度，为吸收呼应调控供给了新的研讨方向。在本工作中，联合团队经过研讨准一维纳米层状资料的各向异性非线性吸收等偏振光学呼应，探究其作为锁模调制器材对超快光纤激光状况的影响规则。在此根底上完成了孤子、类噪声脉冲两种状况的长时刻安稳输出以及可控切换。使用该脉冲光纤激光渠道，进一步验证了其作为数字编码光源在光通信范畴的潜在使用。
准一维纳米晶体资料因其各向异性的结构，具有潜在的偏振吸收特性，为可调谐光电子器材的制作供给了根底。最近，各向异性准一维层状纳米资料已被使用于偏振灵敏的光电器材中，如光电勘探器、电光调制器、相位推迟器和偏振发光二极管等。但是，偏振特性与超快体系相结合的使用没有展开深入研讨。研讨团队挑选了具有低对称性的准一维层状资料Ta2PdS6作代表，探究其偏振灵敏的饱满吸收特性及其作为调制器材在超快脉冲激光器中的使用。
研讨人员首要制备了高质量的Ta2PdS6资料并经过优化的干法搬运工艺将Ta2PdS6精准集成在光纤端面，从而研讨Ta2PdS6器材的偏振吸收特性。随后，对Ta2PdS6的偏振光吸收进行了理论模仿，其在1.56 m（对应光子能量约0.8 eV）光鼓励下具有十分显着的偏振吸收特性（图 2a）。Ta2PdS6在同一波长下的各向异性透射，标明其光吸收强度与偏振状况有关，并且偏振对比度随泵浦功率的添加而添加（图 2 b）。研讨人员进一步经过全光纤双臂勘探体系研讨了Ta2PdS6的偏振非线d）。成果显现，跟着偏振操控视点从0到180改动，Ta2PdS6饱满吸收强度和调制深度等参数都随同偏振视点而改动。其间，非可饱满损耗改动显着，在歪斜角为 0时，饱满吸收损耗约为 65.8 %，在歪斜角为 180时，饱满损耗约为 56.3%，这将为后续超快激光的状况调控供给关键。
研讨人员将Ta2PdS6调制器材参加环形谐振腔内，成功完成了安稳的孤子和类噪声脉冲输出。两种不同状况的脉冲噪声功能（图3a、3b）标明孤子状况的相位噪声（守时颤动）要优于类噪声脉冲。为了进一步表征类噪声脉冲的内部改动，研讨人员采用了色散傅立叶改换技能对其瞬态光谱进行了研讨（图 3c、3d）。与光谱仪的丈量不同，色散傅里叶改换技能丈量就像对光谱进行逐帧拍照。依据成果得出，类噪声脉冲光谱的侧翼在不同镜头之间产生显着的改动，但带宽根本坚持不变。六帧逐次拍照的光谱轨道，愈加直观地说明晰类噪声光谱的演化进程。类噪声光谱的最强峰值在中心波长邻近替换呈现，边带的演化比较紊乱。该现象能够归因于类噪声脉冲的特性，即由一系列振幅和保持的时刻随机散布的子脉冲组成的脉冲蔟。
研讨人员只需调整偏振操控器的歪斜视点，即可在稳定的泵浦功率下，完成孤子和类噪声脉冲两种不同激光状况之间的切换。一起，研讨人员进一步记录了在3.5小时内接连转化操作（七次操作，每次运转继续0.5小时）期间激光器输出光谱的变化状况（图4）。转化前后两种激光状况各自的光谱根本不变，证明晰依据Ta2PdS6的超快光纤激光器状况切换的安稳性。在固定的试验条件下，孤子和类噪声输出状况被记录了720小时之后，没有观察到中心波长和光谱宽度的显着退化，证明晰其长时刻安稳性。此外，研讨人员经过数值模仿进一步提醒了同一光纤激光器中，脉冲状况切换的动力学演化机制。最终，将该激光器作为可编码光源，在该渠道上演示验证了数字编码传输。
