سالیتون ‌های لیزر : نظریه، توپولوژی و کاربردهای بالقوه

سالیتون ‌های لیزر : نظریه، توپولوژی و کاربردهای بالقوه

نور تقریبا در تمام موقعیت‌ها (حتی در خلا) نمی‌تواند تا بی‌نهایت، بدون هدررفت سفر کند. برخی پالس‌های نور به نام سالیتون ها (solitons)، بدون تغییر شکل یا از دست دادن تمرکز، در طول فیبرها و در فواصل طولانی انتشار یابند که همین امر، منجر به کاربردهای زیاد آن‌ها در انتقال داده شده است.

با این حال، اما حتی سالیتون ها نیز به تدریج دچار هدررفت می‌شوند، مگر اینکه محیط واسطه‌ای که از میانش می‌گذرند، جذب فوق‌العاده پایینی داشته باشد. دانشمندان روسی از دهه‌ی 1980  در حال کار بر روی نوعی سالیتون به نام سالیتون‌ های لیزر هستند. مقاله‌ای که به تازگی در مجله‌یThe European Physical Journal D منتشر شده، خلاصه‌ای از کارهای آن‌ها را ارائه می‌دهد.

دانشمندان کار خود را با شبیه سازی های کامپیوتری آغاز کردند که نشان می‌داد به لحاظ نظری، امکان تولید یک سالیتون پایدار در یک لیزر دهانه‌باز (wide-aperture laser) وجود دارد، به شرطی که سالیتون با تابش خارجی، پایدار شود. این پیش‌بینی، به زودی به طور آزمایشگاهی تایید شد و دانشمندان این سالیتون ها را مطالعه کردند.

اخیرا، محققان به لحاظ نظری ثابت کرده‌اند که ساخت چنین سالیتون ‌هایی بدون استفاده از تابش خارجی پایدار و همدوس نیز، ممکن است. آن‌ها با استفاده از برنامه نویسی موازی روی ابرکامپیوترهای با کارآیی بالا و قبل از توسعه‌ی روششان به سالیتون های دو و سه بُعدی، ابتدا یک پالس نوری را که در یک بُعد، جایگزیده شده بود (یک سالیتون یک بعدی) مدل‌سازی کردند. سالیتون های سه بعدی، ساختار درونی پیچیده و توپولوژی‌های متمایزی دارند و به همین دلیل، اسامی مشخصی به آن‌ها نسبت داده می‌شود. همچنین ثابت شده که این سالیتون ها می‌توانند با یکدیگر ادغام شوند.

دانشمندان قبل از آنکه نظریه‌ی خود را به مرحله‌ی عمل درآورند، باید به سوالات دیگری که باقی مانده، پاسخ دهند. با این حال، پایداری این سالیتون‌ ها و توپولوژی آن‌ها، کاربردهای بالقوه‌‌ای را در ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتال به ارمغان می‌آورد. به هیچ وجه، غیرممکن نیست که روزی بتوانیم از کامپیوترهایی که آرایه‌های سالیتون لیزر را به جای هارد دیسک‌های امروزی در خود جای داده‌اند، استفاده کنیم.


مشاهده مقاله اصلی در مجله
منبع: phys.org
كلمات كليدي :
سالیتون , لیزر
 
امتیاز دهی