Recentemente, il team del Prof. Mao Dong e del Prof. Zhao Jianlin della Northwestern Polytechnical University (NWPU), in collaborazione con il Prof. Zhang Yong dell'Università di Nanchino e il Prof. Sun Zhipei dell'Università di Aalto, Finlandia, ha compiuto progressi significativi nel solitone di Talbot laser con modalità bloccata. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista accademica internazionale Science Advances (un sottoinsieme di Science) con il titolo "Il laser dissipativo in fibra solitonica di Talbot" e sono stati selezionati come immagine di copertina del numero. Immagine in primo piano) del problema. Il primo autore dell'articolo è Heze Zhang, un attuale studente di dottorato, e l'autore corrispondente è il Prof. Dong Mao.
Essendo un tipico sistema dissipativo contenente guadagno, perdita, dispersione ed effetti non lineari periodici, un laser superfibra fornisce una piattaforma di ricerca ideale per esplorare il mode-locking nello spazio-tempo, le onde ottiche strane, i nuovi solitoni e le loro interazioni. L'effetto Talbot si riferisce a una classe di fenomeni di auto-immagine di un campo luminoso periodico o di un impulso in una posizione specifica, che è dominato da effetti di diffrazione e dispersione rispettivamente nei domini spaziale e temporale. Nei laser convenzionali a modalità bloccata, l'effetto Talbot è raramente associato al comportamento evolutivo degli impulsi a modalità bloccata a causa dei piccoli valori di spaziatura modale longitudinale e di dispersione della cavità risonante, che non possono soddisfare la condizione di autoimmagine di Talbot nel dominio del tempo .
Immagini dei solitoni di Talbot (a, b) allo stato stazionario e (c, d) allo stato di respirazione in un laser a fibra
Il gruppo di ricerca ha scoperto per la prima volta impulsi solitonici mode-locked dominati dall’effetto Talbot, chiamati solitoni Talbot, in un laser a fibra mode-locked sincrono a più lunghezze d’onda utilizzando tecniche di modellazione degli impulsi per modulare la differenza di frequenza tra spettri adiacenti. Si è scoperto che quando il numero di lunghezze d'onda bloccate in modalità è maggiore o uguale a 3, lo stato operativo del laser a fibra è determinato dall'effetto Talbot nel dominio del tempo: il laser emette solitoni respiratori quando la distanza intera di autoimaging devia dalla lunghezza della cavità e il laser emette solitoni stazionari quando la distanza intera di autoimaging è uguale alla lunghezza della cavità; basandosi sulla dualità spazio-temporale dell'onda luminosa, hanno proposto una teoria di Talbot migliorata che include dispersione e non linearità, che spiega e descrive accuratamente il fenomeno di auto-immagine e il comportamento di respirazione stazionaria dei solitoni di Talbot nella cavità, e fornisce una nuova piattaforma e idea per lo studio dell'evoluzione non lineare di pacchetti d'onda multicolori in sistemi ottici dissipativi.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China nell'ambito del progetto di alto livello (12274344), dal Programma di ricerca di base in scienze naturali della provincia dello Shaanxi (2021JC-09) e dalle spese operative di ricerca di base delle università centrali ( 3102019JC008).
In qualità di giovane insegnante eccezionale nella disciplina dell'ingegneria ottica nella nostra università, il Prof. Mao Dong, sostenuto dalla Fondazione nazionale di scienze naturali della Cina, dal Fondo eccezionale per giovani scienziati della provincia dello Shaanxi e dai Fondi di ricerca fondamentale per le università centrali, ha ha svolto molti lavori di ricerca di base all'avanguardia nei campi dei laser a fibra ultraveloci, della modulazione del campo ottico spazio-temporale e altri campi, ed è stato pubblicato su Nature Communications, Science. Ha pubblicato 62 articoli su Nature Communications, Science Advances, Light: Science & Applications, Laser & Photonics Reviews e altre riviste come primo autore corrispondente. Gli articoli pertinenti sono stati citati più di 8800 volte ed è stato selezionato come uno degli studiosi altamente citati Elsevier 2020 e nel 2% dei migliori scienziati del mondo della Stanford University, e questo lavoro è uno dei risultati rappresentativi del recente lavoro.
