用于增强光学非线性效应的光谱周期脉冲

       当光与电介质相互作用时，激发极化会产生与局部电场的非线性效应。这种非线性光学现象是产生超短脉冲、超快开关和全光信号处理等过程的物理基础，并广泛应用于通信、光学传感和材料研究等重要领域，然而，非线性系数通常很小。非线性光学效应通常很弱，实际应用需要结合相关增强技术。使用高度非线性材料或高强度激光场可以实现强化非线性效应，但这些方法过于复杂。因此，人们开始关注其他增强光学非线性效应的方法。有三种公认的方法可以增加波导中的非线性效应。第一种方法是使用长的、低损耗的波导，例如石英光纤，以便增加相互作用长度。第二种方法是通过减小波导的横向尺寸来增加功率密度，从而在横向压缩模式。最后一种方法基于慢光效应，电场在纵向被压缩，再次导致功率密度增加和有效相互作用长度更长。

       近日，澳大利亚悉尼大学光子与光学研究所的Antoine F. J. Runge和美国CICA光学实验室的Darren D. Hudson研究团队介绍了一种通过设计线性色散来增强非线性光学效应的新方法。具体而言，该方法是通过产生一系列高度复杂的脉冲，这些脉冲由几个等间距的光谱分量组成，光谱分量之间非线性绑定并作为单个单元传播。他们的理论表明，这可以实现有效非线性参数的增强，该参数随频率分量的数量增加而增加。此外，该团队通过实验证明，在采用内腔光谱脉冲整形器的锁模光纤激光器中，增强因子高达3.5，可以实现更高的增强。这种方法能够产生低能超短脉冲，表现出强烈的非线性效应，为实际应用提供了新思路。相关研究发表在《Nature Physics》上。(钟雨豪)

       文章链接：Lourdesamy, J.P., Runge, A.F.J., Alexander, T.J. et al. Spectrally periodic pulses for enhancement of optical nonlinear effects. Nat. Phys. (2021). https://doi.org/10.1038/s41567-021-01400-2