在幾乎所有的情況下，即使在真空中，光也不可能無休止地傳播而不消散。被稱為孤子的光脈沖沿著光纖長距離傳播，不會改變其形狀或失去焦點(diǎn)，這種光脈沖在數(shù)據(jù)傳輸中得到了應(yīng)用，但即使是這些光脈沖也會逐漸消散，除非它們所經(jīng)過的介質(zhì)具有超低吸光度。

俄羅斯圣彼得堡國立信息技術(shù)、機(jī)械和光學(xué)研究大學(xué)(ITMO)的Nikolay Rosanov和團(tuán)隊(duì)自20世紀(jì)80年代以來一直致力于解決這個問題——激光孤子。

一篇綜述在這一領(lǐng)域研究的學(xué)術(shù)論文現(xiàn)已發(fā)表在《歐洲物理D》期刊上。Rosanov和團(tuán)隊(duì)從計(jì)算機(jī)模擬開始研究工作，這表明如果在大口徑激光中被外部輻射穩(wěn)定的話，理論上是有可能產(chǎn)生穩(wěn)定的孤子。這一預(yù)測很快在實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)，自那以后，該小組一直在研究這些所謂的耗散孤子?，F(xiàn)在研究人員從理論上證明，不使用相干和穩(wěn)定的外部輻射，就可以創(chuàng)造出這樣的孤子。

利用高性能超級計(jì)算機(jī)上的并行編程，首先模擬了一個一維的光脈沖(一維孤子)。然后將技術(shù)擴(kuò)展到二維和三維的孤子模型，這些三維孤子具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；它們被賦予了描述性的名字，如“蘋果”、“三葉草”和“所羅門結(jié)”，而且它們已經(jīng)被證明可以合并。在理論付諸實(shí)踐之前，還有很多問題需要Rosanov和同事來回答。

然而，這些孤子及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性表明，它們在存儲數(shù)字信息方面具有潛在的應(yīng)用前景。總有一天，可以用激光孤子陣列取代今天的硬盤，這絕不是不可能的。飽和吸收激光中耗散孤子，從幾何一維(1D)到二維(2D)再到三維(3D)，隨著方案幾何維數(shù)的增加，激光局域結(jié)構(gòu)特征(包括拓?fù)涮卣?隨著特征的豐富而演化。

博科園｜研究/來自：Springer

參考期刊《歐洲物理D》

DOI: 10.1140/epjd/e2019-100064-1

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