在几乎所有的情况下，即使在真空中，光也不可能无休止地传播而不消散。被称为孤子的光脉冲沿着光纤长距离传播，不会改变其形状或失去焦点，这种光脉冲在数据传输中得到了应用，但即使是这些光脉冲也会逐渐消散，除非它们所经过的介质具有超低吸光度。俄罗斯圣彼得堡国立信息技术、机械和光学研究大学(ITMO)的Nikolay Rosanov和团队自20世纪80年代以来一直致力于解决这个问题——激光孤子。
一篇综述在这一领域研究的学术论文现已发表在《欧洲物理D》期刊上。Rosanov和团队从计算机模拟开始研究工作，这表明如果在大口径激光中被外部辐射稳定的话，理论上是有可能产生稳定的孤子。这一预测很快在实验中得到了证实，自那以后，该小组一直在研究这些所谓的耗散孤子。现在研究人员从理论上证明，不使用相干和稳定的外部辐射，就可以创造出这样的孤子。
利用高性能超级计算机上的并行编程，首先模拟了一个一维的光脉冲(一维孤子)。然后将技术扩展到二维和三维的孤子模型，这些三维孤子具有复杂的内部结构和独特的拓扑结构；它们被赋予了描述性的名字，如“苹果”、“三叶草”和“所罗门结”，而且它们已经被证明可以合并。在理论付诸实践之前，还有很多问题需要Rosanov和同事来回答。
然而，这些孤子及其拓扑结构的稳定性表明，它们在存储数字信息方面具有潜在的应用前景。总有一天，可以用激光孤子阵列取代今天的硬盘，这绝不是不可能的。饱和吸收激光中耗散孤子，从几何一维(1D)到二维(2D)再到三维(3D)，随着方案几何维数的增加，激光局域结构特征(包括拓扑特征)随着特征的丰富而演化。
博科园｜研究/来自：Springer
参考期刊《欧洲物理D》
DOI: 10.1140/epjd/e2019-100064-1
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