近年来，空芯光纤因其高损伤阈值、宽带传输窗口以及可调控的色散和非线性特性，成为超快激光与气体介质进行非线性相互作用研究的理想平台。中国科学院上海光学精密机械研究所的科研团队近期在这一领域取得了显著进展，为少周期脉冲压缩、孤子与等离子体相互作用、超连续谱产生及紫外飞秒激光产生等技术的应用开辟了新的可能性。
该团队的研究揭示了在空芯毛细管光纤中，高阶孤子分裂所引发的高强度次级脉冲调制效应。这一新颖的孤子动力学机制使得能够实现微焦量级、高相干度和宽光谱的紫外脉冲。同时，研究表明这一技术可以产生傅里叶变换极限脉宽约1 fs的近单周期紫外脉冲，并且通过控制入射脉冲的能量和空芯波导中的气压，实现了紫外光谱的宽范围调谐。这一成果以《Octave-wide broadening of ultraviolet dispersive wave driven by soliton splitting dynamics》为题，发表在《自然-通讯》上。
团队进一步探讨了空芯反谐振光纤中多峰结构谐振色散波的辐射机制。研究发现，这一多峰结构是孤子自压缩、孤子与等离子体相互作用以及相位匹配色散波辐射之间的复杂耦合所致。泵浦脉冲在气体充填的空芯波导中经历孤子自压缩，从而首次触发色散波的辐射。
在气体电离过程中，蓝移孤子的产生又导致其逐渐靠近空芯反谐振光纤的谐振带，并再次经历孤子自压缩，触发第二次色散波辐射。由于两次色散波辐射的相位匹配条件不同，最终形成了谐振色散波的多峰光谱及时间域中的多个波包。该多峰谐振色散波经过相位补偿后，被进一步压缩成超短激光脉冲。相关研究成果已在《激光与光子学评论》上发表，题目为《Broadband Dispersive-wave Emission Coupled with Two-stage Soliton Self-compression in Gas-filled Anti-resonant Hollow-core Fibers》。
以上研究成果不仅为理解孤子动力学提供了新的视角，更为超快电子产生与调控、超快光谱学研究以及燃烧诊断动力学探测等领域的应用奠定了基础。随着技术的不断进步，空芯光纤的研究前景广阔，将有望在科学研究和工业应用中发挥重要作用。
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