近日，山东大学光学高等研究中心徐演平教授在国际权威光学期刊《Advanced Photonics Nexus》上发表题为“Unveiling optical rogue wave behavior with temporally localized structures in Brillouin random fiber laser comb”的研究论文，首次揭示了布里渊随机光纤激光频率梳中的光学怪波现象。

光学怪波（Roguewave,RW）是一种在光学系统中出现的罕见、寿命短暂且具有极高振幅的激光动力学现象。它在揭示并理解非线性波传播的基本物理过程方面发挥着重要作用。随机光纤激光器（Randomfiber laser, RFL）凭借其独特的“无腔”和“无模”结构特性，为非线性光学与激光物理的基础研究及其潜在应用提供了新平台。在基于不同增益机制的RFL中，布里渊随机光纤激光器（Brillouin randomfiber laser,BRFL）因其优异特性而备受关注。这些特性包括：在长单模光纤（Single-Mode Fiber, SMF）中的低阈值、窄增益带宽（标准SMF中约为30至40 MHz）、高放大系数以及非均匀增宽增益谱。特别值得指出的是，光纤中受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）的级联效应易于触发，这使得基于SBS的RFL成为在所有RFL类型中实现具有精确固定波长间隔的随机激光频率梳的理想候选方案。事实上，布里渊随机光纤激光梳（Brillouin Random Fiber Laser Comb, BRFLC）一经提出便引起了极大关注并获得了广泛研究。它是一种全光纤紧凑型光源，能够产生具有固定光谱间隔的多路复用窄线宽波长分量，其独特之处在于无需引入额外的频移或多通道滤波设备即可实现。

本工作中，课题组首次在布里渊随机光纤激光频率梳（BRFLC）中观察到了由噪声驱动调制不稳定性引发的光学怪波极端事件。研究发现，该现象源于调制不稳定性、级联受激布里渊散射（CSBS）、准相位匹配四波混频（FWM）以及随机模式谐振等多种物理过程的相互作用。此外，实验研究揭示了此类光学怪波出现与演变的时间特性和统计特征。值得注意的是，观测到的光学怪波呈现出时间局域化的高强度结构，其特征包括具有尖锐前沿和平坦后沿的“椅型”脉冲。这类脉冲结构在受控条件下可演化为具有可调脉冲持续时间和振幅的椅型怪波脉冲。本研究对激光系统中光学怪波极端事件进行了深入探索与分析，为通过调整激光参数在随机光纤激光系统中可控地产生或消除光学怪波提供了有效途径。

该研究论文以山东大学光学高等研究中心和激光与红外系统教育部重点实验室为第一作者单位和唯一通讯作者单位，论文唯一通讯作者为山东大学徐演平教授，第一作者为山东大学硕士研究生庞玉喜（导师：徐演平教授），本工作得到加拿大渥太华大学鲍晓毅院士、加拿大自然科学与工程研究院吕平教授的悉心指导。该研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省泰山学者工程等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1117/1.APN.3.2.026008