在光舞蹈的光孤子
光孤子是一種非色散的波包,在非線性光學(xué)和其他非線性波系統(tǒng)中的關(guān)鍵特征。理論家們?cè)缫杨A(yù)言,孤子可以結(jié)合在一起形成的“分子”,在一些相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)案例中已經(jīng)都證實(shí)了這一特性,F(xiàn)在,德國(guó)和美國(guó)的研究人員已經(jīng)進(jìn)行了多次孤子分子光譜的分析,他們利用激光諧振腔進(jìn)行相應(yīng)研究,獲得了孤子對(duì)甚至三胞孤子的動(dòng)力學(xué)特性。 光纖中的光通常表現(xiàn)為其頻率分量的線性和。由于不同的頻率在光纖中以不同的速度傳播,所以激光脈沖在傳輸過(guò)程中會(huì)逐漸散開。然而,在高功率,玻璃纖維的折射率變得非線性,所以更高強(qiáng)度的脈沖傳播更慢。這種作用將脈沖推到一起,在特定的條件下,這兩種效應(yīng)可以相互平衡,形成孤子,這種波傳輸過(guò)程中永遠(yuǎn)沒有色散存在。 這些非線性效應(yīng)也可以讓不同的光脈沖相互影響!澳阌袃蓚(gè)均衡脈沖,當(dāng)他們進(jìn)入對(duì)方的勢(shì)力范圍,就會(huì)想光劍一樣開始相互彈跳!”德國(guó)哥廷根大學(xué)的Claus Ropers說(shuō)。在某些條件下,它們也可以形成束縛態(tài)。 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 孤子分子是在激光腔內(nèi)曾被觀察到,但只有當(dāng)脈沖移動(dòng)步調(diào)一致時(shí)才會(huì)發(fā)生。“如果你有兩個(gè)孤子脈沖在腔內(nèi)穩(wěn)定循環(huán),你可以看到單純的激光光譜,”Ropers解釋說(shuō)。幾十年的模擬表明,這種情況下,脈沖穩(wěn)定運(yùn)行,是一個(gè)更廣泛更豐富的數(shù)學(xué)條件下可能的孤子動(dòng)力學(xué)的一個(gè)子集。然而,孤子對(duì)在恒定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況下在以前從未被實(shí)時(shí)觀察到。 “一旦孤子開始移動(dòng),激光的光譜完全淘汰,”Ropers說(shuō),“你什么都沒看到;旧,你需要測(cè)量每一個(gè)激光的光譜。”孤子以光的速度來(lái)回反彈,然而,這是一個(gè)幾乎不可能完成的任務(wù)。 |