孤子(Soliton)又稱孤立波，是一種特殊形式的超短脈沖，或者說是一種在傳播過程中形狀、幅度和速度都維持不變的脈沖狀行波。有人把孤子定義為：孤子與其他同類孤立波相遇后，能維持其幅度、形狀和速度不變。

孤子是自然界中一種基本的非線性波動傳遞形式，廣泛存在于物理學各個領域，如等離子物理學、高能電磁學、流體力學和非線性光學等。對于激光系統，孤子在構建新型光電子器件方面有著重要的應用。

波蘭的一名研究人員與德國、澳大利亞和新加坡的研究人員共同合作，實現了對微腔激光中空間耗散孤子的觀測。通過條紋相機和普林斯頓儀器的HRS光譜儀、NIRvana近紅外相機等儀器，采用紅外光譜和動量空間光譜對器件的發射特性進行了表征。通過HRS系統的第二端口，利用條紋相機進行時間相關光譜分析。

當色散或衍射的影響被非線性補償時，孤子是局域的、穩定的波。當系統中存在增益和損耗時，必須在它們之間取得平衡，以維持局部耗散模式。半導體微腔激光器可產生耗散孤子，作為全光信息處理的基本單元。然而，這需要精確的雙穩條件，而雙穩條件是由相干反饋產生的，在實驗中很難實現。該文章，通過上圖所示的實驗結構，提出了一個概念驗證的空間耗散孤子的實驗。

一維微腔激光的增益固定耗散孤子及其實驗特性

該文章中按照現有的理論，實驗性的完成了在半導體微腔激光器中實現一維空間耗散孤子。利用非共振光泵來塑造微腔激光器的空間增益剖面，以創建空間局域模式，并通過非線性損耗和有限衍射體積進行穩定。并且研究了增益固定孤子的超快形成動力學，發現它們的形成速度在皮秒級，比激光腔孤子快幾個數量級。該方法為半導體器件中光約束的超快全光操縱提供了新的可能性。

孤子產生和衰變的實驗動力學

實驗中使用脈沖激勵，由于系統中載流子和空腔光子的壽命有限，導致了非平穩衰減的激光模式。因此，在時間分辨實驗中用條紋相機對孤立脈沖的形狀和動力學進行了分析。

儀器特征

01、NIRvana相機的特點

NIRvana相機系列

InGaAs 640 x 512聚焦面, 20 μm /pixel

大視場

高動態范圍

LN冷卻相機

高靈敏度、高幀率和靈活性

0.9 μm到1.7 μm SWIR 波段響應靈敏

適用于多種應用

在0.95 um至1.5 um范圍內QE> 85%

熱電冷卻到-85oC

風冷深度制冷至-85oC

液氮制冷可至-190oC

暗噪聲低

允許長達幾分鐘的積分時間

綜合冷屏蔽極限環境熱背景

02、HRS光譜儀的特點

多個出口端口

多個出口端口為多檢測器操作提供了無與倫比的通用性;

允許安裝兩個探測;

可以從普林斯頓儀器覆蓋UV到SWIR 的CCDs和InGaAs相機中選擇探測器 ;

可同時作為單色儀和光譜儀使用

高效的Acton光學鍍膜

Acton #1900增強鋁鏡，從193nm到中紅外波段具有極高的反射率。

可選的Acton保護銀涂層，提供平均的> 98%的反射率，比傳統的銀涂層增加了吞吐量。

可選的近紅外金鍍層

審核編輯 黃宇