在頻域中，形成梳狀的周期性光脈沖被廣泛用于傳感和測(cè)距。將此技術(shù)小型化集成的關(guān)鍵是在環(huán)形微諧振器中產(chǎn)生耗散孤子。耗散孤子是在非線性諧振器周圍循環(huán)的穩(wěn)定脈沖。

自耗散孤子第一次演示以來(lái)，它形成過(guò)程已經(jīng)被廣泛研究，如今已經(jīng)被視為是教科書(shū)知識(shí)。全世界不同的研究小組都在積極研究進(jìn)一步發(fā)展的幾個(gè)方向。其中一個(gè)方向是在耦合諧振器中產(chǎn)生孤子。許多諧振器的集體效應(yīng)保證了更好的性能和對(duì)頻率梳的控制，并利用了另一個(gè)（空間）維度。

但是，附加諧振器的耦合如何改變孤子的產(chǎn)生過(guò)程呢？任何種類的相同振蕩器，相互影響，不能再被看作是一組不同的元素。由于雜化現(xiàn)象，這種系統(tǒng)的激勵(lì)會(huì)影響到它的所有元件，因此必須將系統(tǒng)作為一個(gè)整體來(lái)對(duì)待。當(dāng)雜化發(fā)生時(shí)，最簡(jiǎn)單的情況是兩個(gè)耦合振蕩器，或者分子術(shù)語(yǔ)的二聚體。類似于形成分子的耦合擺和原子，耦合光學(xué)微諧振器的模式也經(jīng)歷了雜交，但與其他系統(tǒng)相比，涉及的模式數(shù)量很大（通常從幾十個(gè)到幾百個(gè)）。因此，光子二聚體中的孤子是在涉及包含兩個(gè)諧振器的混合模式產(chǎn)生的，如果可以獲得混合參數(shù)，這就增加了另一種程度的控制。

EPFL的研究人員在《自然物理》雜志上發(fā)表的一篇論文中，證明了一對(duì)強(qiáng)耦合的光子集成的Kerr微諧振器（“二聚體”）的失衡驅(qū)動(dòng)，它在“單個(gè)粒子”（即單個(gè)諧振器）水平上產(chǎn)生了易于理解的耗散Kerr孤子（DKS），表現(xiàn)出新興的非線性現(xiàn)象。通過(guò)研究二聚體相圖，他們發(fā)現(xiàn)了孤子跳躍，自發(fā)對(duì)稱破裂和周期性出現(xiàn)（在）相應(yīng)的色散波中的狀態(tài)。這些現(xiàn)象未包含在單粒子描述中，而是與混合超模式之間的參數(shù)頻率轉(zhuǎn)換有關(guān)。在二聚體中產(chǎn)生孤子意味著在兩個(gè)諧振環(huán)中產(chǎn)生兩個(gè)反向傳播的孤子。二聚體的每一個(gè)模式背后的潛在電場(chǎng)都類似于兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪，這就是光子二聚體中的孤子被稱為齒輪孤子的原因。通過(guò)在兩個(gè)諧振器上刻印加熱器，從而控制混合，他們演示了基于孤子的頻率梳的實(shí)時(shí)調(diào)諧。

即使是簡(jiǎn)單的二聚體排列，除了雜化（齒輪）孤子產(chǎn)生外，也顯示出各種涌現(xiàn)現(xiàn)象，即在單粒子（諧振器）水平上不存在的現(xiàn)象。例如，研究人員預(yù)測(cè)了孤子跳躍效應(yīng)：形成二聚體的諧振器之間的周期性能量交換，同時(shí)保持孤子狀態(tài)。這種現(xiàn)象是在兩個(gè)雜化模族中同時(shí)產(chǎn)生孤子的結(jié)果，它們的相互作用導(dǎo)致了能量振蕩。例如，孤子跳變可用于在射頻域中生成可配置梳狀結(jié)構(gòu)。

EPFL光子學(xué)和量子測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的研究人員Alexey Tikan說(shuō)：“如今，人們對(duì)單個(gè)諧振器中孤子產(chǎn)生的物理機(jī)制已經(jīng)有了較為深入的了解�！痹擃I(lǐng)域正在探索其他發(fā)展和改進(jìn)的方向。耦合諧振器就是其中一種。這種方法將允許使用相鄰物理領(lǐng)域的概念。例如，可以通過(guò)在晶格中耦合諧振器來(lái)形成拓?fù)浣^緣體（在固體物理學(xué)中是已知的），這將導(dǎo)致產(chǎn)生抵抗晶格缺陷的魯棒頻率梳，同時(shí)又受益于更高的效率和更多的控制程度，我們的工作朝著這些迷人的想法邁出了一步！”

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