СОЛИТО́Н ОПТИ́ЧЕСКИЙ

СОЛИТО́Н ОПТИ́ЧЕСКИЙ, ус­той­чи­вая ло­ка­ли­зо­ван­ная струк­ту­ра оп­тич. из­лу­че­ния, рас­плы­ва­ние ко­то­рой при рас­про­стра­не­нии в оп­тич. сре­де или сис­те­ме ком­пен­си­ру­ет­ся не­ли­ней­ной фо­ку­си­ров­кой. С. о. фор­ми­ру­ют­ся из пуч­ков или им­пуль­сов ин­тен­сив­но­го (ла­зер­но­го) из­лу­че­ния, под дей­ст­ви­ем ко­то­ро­го су­ще­ст­вен­но ме­ня­ют­ся оп­тич. ха­рак­те­ри­сти­ки сре­ды (см. Не­ли­ней­ная оп­ти­ка). Раз­ли­ча­ют С. о. кон­сер­ва­тив­ные (при сла­бой дис­си­па­ции энер­гии) и дис­си­па­тив­ные (ав­то­со­ли­то­ны) – при зна­чит. при­то­ке и от­то­ке энер­гии. Кон­сер­ва­тив­ные С. о. об­ра­зу­ют се­мей­ст­ва, в ко­то­рых к.-л. па­ра­метр со­ли­то­на, напр. ши­ри­на, мо­жет при­ни­мать про­из­воль­ные зна­че­ния в не­ко­то­ром диа­па­зо­не. Для ав­то­соли­то­нов ус­та­нов­ле­ние ба­лан­са при­то­ка и от­то­ка энер­гии ве­дёт к дис­крет­ным зна­че­ни­ям этих па­ра­мет­ров, так что они бо­лее ус­той­чи­вы. Ло­ка­ли­за­ция С. о., вы­зван­ная не­ли­ней­но­стью, мо­жет быть од­но-, двух- и трёх­мер­ной (т. н. оп­тич. пу­ля). При­мер про­стран­ст­вен­но­го кон­сер­ва­тив­но­го С. о. пред­став­ля­ет са­мо­фо­ку­си­ров­ка све­та в про­зрач­ной не­ли­ней­ной сре­де, по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния ко­то­рой рас­тёт с рос­том ин­тен­сив­но­сти из­лу­че­ния. В пуч­ке све­та с макс. ин­тенсив­но­стью на оси лу­чи от­кло­ня­ют­ся в сто­ро­ну боль­ше­го по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния, т. е. к оси. Т. о., пу­чок све­та на­во­дит в сре­де рас­пре­де­лён­ную фо­ку­си­рую­щую лин­зу, спо­соб­ную ком­пен­си­ро­вать ди­фрак­ци­он­ное рас­плы­ва­ние пуч­ка. Ана­ло­гич­но, временнoй кон­сер­ва­тив­ный С. о. воз­ни­ка­ет в од­но­мо­до­вом све­то­во­де с оп­ти­че­ски не­ли­ней­ной серд­це­ви­ной при ком­пен­са­ции дис­пер­си­он­но­го рас­плы­ва­ния им­пуль­са не­ли­ней­ной фо­ку­си­ров­кой; при этом им­пульс рас­про­стра­ня­ет­ся в све­то­во­де без из­ме­не­ния про­фи­ля ин­тен­сив­но­сти. По­доб­ны­ми яв­ля­ют­ся вре­менны́е С. о., воз­ни­каю­щие при са­мо­ин­ду­ци­ро­ван­ной про­зрач­но­сти. Ско­рость дви­же­ния про­фи­ля оги­баю­щей (ин­тен­сив­но­сти) временнóго С. о. от­ли­ча­ет­ся от фа­зо­вой ско­ро­сти све­та. Для пре­дель­но ко­рот­ких по дли­тель­но­сти или про­тя­жён­но­сти С. о. по­ня­тие оги­баю­щей ут­ра­чи­ва­ет смысл. В сре­де с пе­рио­дич. про­доль­ным из­ме­не­ни­ем по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния мо­гут реа­ли­зо­вать­ся ще­ле­вые С. о. – свя­зан­ные пáры встреч­ных волн, ло­ка­ли­зо­ван­ные в про­доль­ном на­прав­ле­нии; их ско­рость мо­жет об­ра­щать­ся в нуль.

Солитон оптический. Поперечные распределения интенсивности излучения (максимальной в центре – тёмный цвет и минимальной на краях – белый цвет) для комплексов из пяти (а), восьми (б) и семи...

В за­ви­си­мо­сти от па­ра­мет­ров сис­те­мы фор­ми­ру­ют­ся не толь­ко ста­цио­нар­ные С. о., но и струк­ту­ры, ко­то­рые ос­цил­лиру­ют, схло­пы­ва­ют­ся, рас­ши­ря­ют­ся или раз­мно­жа­ют­ся. С. о. мо­гут об­ла­дать внутр. мо­да­ми – дол­го­жи­ву­щи­ми воз­му­ще­ния­ми. Внутр. струк­ту­ра ав­то­со­ли­то­нов, оп­ре­де­ляе­мая рас­пре­де­ле­ни­ем по­то­ков энер­гии, ус­лож­ня­ет­ся для вих­ре­вых С. о. (с не­ну­ле­вым то­по­ло­ги­че­ским за­ря­дом). При сла­бых взаи­мо­дей­ст­ви­ях С. о. их осн. ха­рак­те­ри­сти­ки и то­по­ло­гия по­то­ков не ме­ня­ют­ся; при силь­ных взаи­мо­дей­ст­ви­ях воз­мож­но из­ме­не­ние чис­ла С. о. Дви­же­ние жё­ст­ких ком­плек­сов С. о. оп­ре­де­ля­ет­ся сим­мет­ри­ей рас­пре­де­ле­ний ин­тен­сив­но­сти и по­то­ков. Напр., ком­плекс дву­мер­ных С. о. в ши­ро­ко­апер­тур­ном не­ли­ней­ном ин­тер­фе­ро­мет­ре или ла­зе­ре не­под­ви­жен при на­ли­чии двух осей сим­мет­рии; дви­жет­ся вдоль оси с по­сто­ян­ной ско­ро­стью, ес­ли та­кая ось един­ст­вен­ная (рис., а), и вра­ща­ет­ся с по­сто­ян­ной уг­ло­вой ско­ро­стью во­круг не­под­виж­но­го цен­тра при сим­мет­рии от­но­си­тель­но по­во­ро­та на угол, дроб­ный 360° (рис., б, сим­мет­рия от­но­си­тель­но по­во­ро­та на 180°). При от­сутст­вии сим­мет­рии центр ком­плек­са дви­жет­ся по ок­руж­но­сти и с тем же пе­риодом ком­плекс вра­ща­ет­ся (рис., в). Не­од­но­род­но­сти схе­мы вы­зы­ва­ют до­пол­нит. дви­же­ние С. о., что по­зво­ля­ет уп­рав­лять их ло­ка­ли­за­ци­ей. Флук­туа­ции, в т. ч. кван­то­вые, при­во­дят к слу­чай­но­му блу­ж­да­нию С. о.; воз­мож­но фор­ми­ро­ва­ние не­клас­сич. сжа­тых со­стоя­ний С. о. с по­дав­ле­ни­ем флук­туа­ций к.-л. их ха­рак­те­ри­сти­ки.

С. о. ис­поль­зу­ют в во­ло­кон­но-оп­тич. ли­ни­ях свя­зи. Для ком­мерч. ли­нии про­тя­жён­но­стью 3875 км дос­тиг­ну­та ско­рость пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции 1,6 Тбит/с.