2019-08-01 10:44:01
激光孤子理论拓扑和潜在应用

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在几乎所有情况下,即使在真空中,光也不能无限制地传播而不会消散。被称为孤子的光脉冲沿着光纤长距离传播而不改变其形状或失去焦点已经在数据传输中得到应用,但即使这些光逐渐消散,除非它们穿过的介质具有超低的吸光度。自20世纪80年代以来,俄罗斯圣彼得堡国立信息技术,力学与光学研究大学(ITMO)的尼古拉·罗萨诺夫和他的团队一直致力于解决这一问题 - 激光孤子。一份总结他们最近在这一领域工作的学术讨论会论文现已发表在“欧洲物理学报”上。

Rosanov和他的小组开始进行计算机模拟工作,这表明如果通过外部辐射稳定,理论上可以在大口径激光器中产生稳定的孤子。这个预测很快就通过实验证实,从那以后,该小组就研究了这些所谓的耗散孤子。

最近,研究人员在理论上已经证明,可以在不使用相干和稳定的外部辐射的情况下创建这样的孤子。在高性能超级计算机上使用并行编程,他们首先建模了一个局部在一维(1D孤子)中的光脉冲,然后将它们的技术扩展到二维和三维模型孤子。这些三维孤子具有复杂的内部结构,具有独特的拓扑结构;这些已经被赋予了描述性的名称,如'apple','trefoil'和'Solomon knot',它们已被证明可以合并。

在他们的理论付诸实践之前,罗萨诺夫及其同事仍有问题要回答。然而,一旦它出现,这些孤子的稳定性及其拓扑结构就表明了存储数字信息的潜在应用。有一天,我们可以使用具有激光孤子阵列的计算机代替当今的硬盘,这绝不是不可能的。

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