近日，我室刘海洋硕士研究生和吴端端副研究员等在光学领域期刊Optics & Laser Technology上连续发表两项重要研究成果，分别提出了基于非线性光纤谐振腔的二进制与十进制光学腔孤子信息编码器，为高速全光通信与信息处理提供了创新性解决方案。

相关论文信息：

1. “A nonlinear fiber resonator-based optical soliton information encoder”Optics & Laser Technology 183 (2025) 112344, https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.112344
2. “Decimal optical cavity soliton information encoder based on nonlinear fiber resonator”Optics & Laser Technology 192 (2025) 113780, https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2025.113780

       在第一项工作中，团队设计了一种基于非线性光纤谐振腔的腔孤子信息编码系统。通过构建A–Z泵浦脉冲发生器，实现对泵浦脉冲宽度与时间间隔的精确调控，进而控制腔内产生的腔孤子脉冲数目。该系统成功将ASCII字符编码为对应的孤子脉冲序列，单比特时间间隔仅为2.3 ps，编码速率高达约435 Gb/s，显著超越了现有基于锁模激光器的编码方案，展现了其在超高速全光通信中的潜力。

       为进一步提升编码容量与信息密度，团队在第二项研究中创新性地提出了级联非线性光纤谐振腔结构，首次实现了十进制光学信息编码。该系统首级谐振腔可生成宽度在1.11–9.49 ps范围内可调的准矩形脉冲，并以此泵浦次级谐振腔，产生脉冲数目精确可控（1–9个）的束缚态腔孤子。利用不同脉冲数目对应不同数字的原理，研究团队成功完成了十进制字符编码演示，单字符编码时间窗为45 ps，展现了多进制编码在提升信息承载效率方面的显著优势。

       这两项工作系统揭示了非线性谐振腔中孤子的产生机理与调控规律，突破了传统光子晶体编码器结构固定、以及锁模激光编码器速率受限的技术瓶颈。二进制编码器瞄准超高速度，十进制编码器则着眼于高密度信息承载，共同推动了孤子光子学在光通信、光计算与信号处理等领域的实用化进程，为下一代全光信息处理系统提供了关键器件设计依据。

图1 字符串“NBU-ATRI”进行二进制光孤子编码（a）所需的泵浦脉冲串，（b）泵浦脉冲串在非线性光谐振腔中的演化过程和（c）稳定输出的二进制光孤子编码脉冲串