江苏师范大学实验室赵鹭明课题组：矢量孤子分子——二维孤子复合体的动力学研究入选“2017中国光学十大进展”候选推荐。

江苏师范大学赵鹭明课题组在已有孤子复合体（孤子分子）的基础上拓展出了二维孤子复合体的新概念，丰富了超快孤子动力学的理论认知，进一步加深了广大研究人员对激光物理学本质的认知。

两个氧原子可以组成一个氧分子，三个氧原子可以组成一个臭氧分子。无论是氧原子、氧分子，还是臭氧分子，都是组成宏观物质的基本粒子。光孤子与氧原子类似，也可以组成光孤子分子，比如双脉冲孤子、多脉冲孤子和孤子分子。

超快光纤激光器中产生的锁模脉冲也被认为是一种孤子，其不仅具有光波的特性，同时也会表现出粒子的特性。孤子之间相互作用可形成具有多脉冲结构的孤子复合体。时域上，相邻孤子之间可以通过强相互作用形成束缚态孤子；偏振维度上，两个正交偏振分量之间可以通过非线性耦合形成矢量孤子。束缚态孤子和矢量孤子是两种性质不同的孤子复合体，同时也是非常有趣的非线性现象。

图2  群速度锁定矢量孤子分子偏振解复用 (a) 光谱；(b) 自相关曲线；(c) 时域波形图

孤子复合体与孤子一样，可以表现出基本粒子的特性，正如分子和原子的关系一样。对孤子复合体的研究是激光动力学的一个重要分支，具有基础研究和实际应用的双重价值。

江苏师范大学赵鹭明教授课题组与华中科技大学孙琪真教授、付松年教授等人密切合作，指导博士研究生罗亦杨首次在双折射增强的超快光纤激光器中观察到了群速度锁定矢量孤子分子的形成。研究发现，矢量孤子同样具有类似于粒子的特性，通过相互之间的吸引与排斥，可以形成时间维度和偏振维度上均具有多孤子结构的孤子复合体，即群速度锁定矢量孤子分子。这种在两种维度上的孤子复合体包含更为复杂的动力学特性，兼具孤子分子时域上的束缚态特性以及矢量孤子的偏振动力学特性。

相关工作发表在Scientific Reports [ 7 , 2369 (2017) ] 。

https://www.nature.com/articles/s41598-017-02482-w.pdf