来自INRS 的研究人员在最近将高能激光脉冲的传播突破界限，依靠高能多维孤立态的观察（multidimensional solitary states (MDSS)），使得直接产生极端短的和强激光脉冲在时间和空间层面均非常稳定。

典型的激光系统限制了在单横模中的方向，这使得激光技术的应用存在上限。更高维度被认为是有害的，因为他们易于不稳定和坍塌。

先进的激光光源设备 中心的INRS研究人员可以观察到多维孤立态以使得直接产生极端短和强激光脉冲，在时间和空间中高度稳定

在他们的工作中，研究人员成功地在充填气体的中空光纤中观察到在皮秒近红外泵浦脉冲驱动下的多维波包。这一办法产生了高能和时空的工程相干光场。研究表明理论上的先进性被复杂的数值模拟和系统性的实验研究所证实。科学家们在位于INRS的先进光源系统中心实施了这一实验，最终发现，高能水平的光，其行为显著的同开始设想的不同， Reza Safaei说到，他是INRS的一个博士研究生。

多维孤立态 （MDSS）的概念图和实验观察结果

研究人员设计的系统工作在一个非线性增长由于本身而发生的环境中。多维态之间的相互作用造成激光脉冲向自组装的高度稳定的多维态，这，依据Safaei的研究，是一个非常令人惊奇的平分加热从鼓里面出来，当孤立状态从高度不稳定混沌诞生时。

多维孤立态 （MDSS） 产生的示意图和基于多维相互作用的拉曼增强

这一即使技术对工作的影响在于较少循环脉冲自皮秒Yb驱动的激光，使用简单，鲁棒性好和有效的途径来提供一个具有强场物理的新的激光技术，Guangyu Fan说到，他是在INRS的一名博士研究生。

使用700fs驱动的脉冲为5mJ输入能量时自陷落多维孤立态 （MDSS）的模态演化

这一技术对缩放桌面型极端UV（EUV) ）和软Ｘ－射线光源到由于长的中央波长的输入光束造成较高的声子能是非常有用的，Franois Légaré说到，他是 ALLS研究部门的科学家的领导。

当我们展望未来的时候，激光和放大器可以优雅的工作在多维态，这也许可以具有显著高的功率，比基于单模的器件要高，在显著的可控非线性增加的条件下，他说，这一可能性拓展了超快激光技术可以超越目前几乎所有的激光科学，这是由于尺寸和空间／时空非线性使得所有类型的高功率激光都由于上述原因而受到极大的限制。

自陷落多维孤立态 （MDSS） 在5mJ, 700fs脉冲和2,500mba时的时间演变

研究团队相信这一研究将会促使紧凑性高功率激光系统的发展和在各种工业中的应用，包括微加工和材料加工。此外，这一技术正在应用于桌面型的紧凑性，超快X-射线光源的潜在应用于超快现象的追踪，如化学反应和磁化动力学，在水窗光谱范围内的高时空的生物影像等。

这一研究成果发表在期刊《Nature Photonics》上。

文章来源：Safaei, R., Fan, G., Kwon, O. et al. High-energy multidimensional solitary states in hollow-core fibres. Nat. Photonics 14, 733–739 (2020). https://doi.org/10.1038/s41566-020-00699-2