天津大学胡明列教授领导的超快激光研究室及其合作者，首次在飞秒激光振荡器中观察到光孤子分子内部的混沌相互作用，并利用全光注入的方式实现光孤子分子内部动力学混沌与有序的按需转换。

混沌指确定性系统中输出的高度随机的性态，最早由气象学家洛伦兹在数值仿真大气系统的演化时所发现，是非线性系统最迷人的特性之一。大到宇宙演化，小到细胞繁殖，混沌在人类社会的生产生活中无处不在，深刻地揭示了非线性系统中内禀的不确定性和初值敏感性，也引领了诸如复杂网络动力学、自组装与涌现等等现代科学的热点研究问题。

飞秒激光振荡器输出的多脉冲状态拥有丰富的内部动力学状态、其相互作用性质与实物分子类似，因此又被称为光孤子分子。该课题组利用具有亚飞秒量级超高时间精度的平衡光学互相关技术（BOC）进行光孤子分子的脉冲间隔抖动探测，不断突破超稳光孤子分子的脉冲间隔抖动探测，不断突破超稳光孤子分子的噪声记录（Optica,7,1531(2020)）;发现了多种光孤子分子脉冲间隔振荡模态，实现了光孤子分子内部振荡频率的全光同步（Optica,9,1307(2022)）。

稳定态、振动态和混沌态，光孤子分子动力学

在成功观测和调控稳定态与振动态光孤子分子的基础上，该课题组进一步探索混沌态光孤子分子激发与调控的可能性。实验以参数灵活可调的光纤激光器为载体，利用BOC技术作为亚飞秒时间探针，观测到光孤子分子内部动力学有序走向混沌的周期分叉路径。利用关联维数和李雅普诺夫指数进行混沌特征解析，验证了光孤子分子作为低纬度非线性系统的典型特征。

实验采用全光注入的方式对光孤子分子内部混沌进行抑制，实现了光孤子分子内部动力学混沌与有序的按需转换。调制频率可达10MHz的混沌调控思路，为混沌光孤子分子在随机数产生和加密存储等方面的应用提供了技术支持，也拓展了诸如间歇混沌等新颖的光孤子分子动力学研究内涵。

光孤子分子动力学混沌与有序的按需转换

来源：天津大学精仪学院

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