摘要： 非线性薛定谔方程（NLS）的解析呼吸子解已在光纤中光脉冲传播的时空系统内得到深入研究并通过实验验证。而在空-空系统中（即超快非线性介质中的光束传播），由于呼吸子具有无限背景及由此产生的极高功率，其现象始终未被观测到。通过采用具有双二次谐波（SH）共振的铌酸锂平板波导，其产生的准立方级联二次非线性效应与本征立方极化率共同提供了足够非线性强度，使得在实验可达功率下即可激发呼吸子。我们在5厘米长的钛扩散铌酸锂平板波导中，首次表征了功率低至数十千瓦的超快空间-空间光学呼吸子。当温度接近295℃和344℃时，波长为1.32微米的基模（TM0）与TE0及TE1二次谐波模式实现了一类相位匹配的二次谐波生成。通过温控调节可改变相位失配量及两种有效级联非线性系数。为观测呼吸子，我们采用大相位失配配合低二次谐波功率的方案，使级联非线性呈现准立方特性，其传播过程可良好近似于NLS方程及其呼吸子解。实验采用连续波种子注入的光参量放大器产生脉宽5皮秒、峰值功率达200千瓦的倍频Nd:YAG泵浦脉冲输入波导。通过柱面望远镜将光束转换为宽椭圆光束以模拟呼吸子背景，并采用端射耦合方式注入基模TM0。分流少量可变比例（数个百分点）的光束经倾斜耦合与主光束重叠注入波导，从而产生具有可调周期与调制深度的空间调制输入。1.5毫米的光束宽度在可用功率与无限宽背景间取得了平衡。横向调制周期介于130至300毫米的光束能充分模拟恒定背景以触发光调制不稳定性，最终发展为呼吸子现象。通过成像系统分别记录波导输出的基波与二次谐波。调节功率时呼吸子沿波导移动，整个扫描过程中可在波导末端完整采样呼吸子信号，各采样点均经总功率归一化处理（示例见图1）。图1（左）显示波导输出端随功率变化的实测呼吸子；（右）为测量结果的模拟仿真。针对有限光束宽度、阻尼效应、非均匀相位失配、脉冲输入及级联非线性（非严格立方）等偏离理想理论的实际因素，仿真研究均与实验高度吻合（参见图1示例）。该新平台具有高度适用性：我们探究了不同非线性参数空间、横向呼吸子周期变化及输入调制深度等广泛参数范围，观测到高阶呼吸子现象（见图1主峰间增长极大值），验证了级联效应导致的呼吸子形成功率水平随温度急剧降低的特性，并记录了二次谐波跟随基波等预期的二次非线性呼吸子特征细节?？占浜粑悠灯壮氏衷て诘娜切翁?。