RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2022

 / 

Февраль

←  →

Обзоры актуальных проблем


Лазерные солитоны: топологические и квантовые эффекты

† , ‡ , § 
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Политехническая ул. 26, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация

Представлен обзор свойств диссипативных солитонов различной размерности и с различными топологическими характеристиками в лазерах и лазерных системах с насыщающимся поглощением. В отличие от консервативных солитонов, лазерные солитоны являются аттракторами, повышенная устойчивость которых вызвана балансом притока и оттока энергии. Топология лазерных солитонов определяется их сложной внутренней структурой, задаваемой полем потоков энергии излучения, причём энергетические характеристики служат важным дополнением топологических характеристик. Уравнение их динамики — обобщённое уравнение Гинзбурга—Ландау — отражает базовые черты открытых нелинейных систем различной природы. Топологические особенности солитонов расширяют круг проявлений их квантовых флуктуаций.

Текст pdf (2,2 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2020.11.038869
Ключевые слова: солитоны диссипативные, лазерные, топологические, многомерные; квантовые флуктуации
PACS: 42.50.Lc, 42.55.−f, 42.65.−k, 42.65.Tg (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.11.038869
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/2/b/
000805351300003
2-s2.0-85129796764
2022PhyU...65..131V
Цитата: Веретенов Н А, Розанов Н Н, Федоров С В "Лазерные солитоны: топологические и квантовые эффекты" УФН 192 143–176 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 18 августа 2020, доработана: 14 ноября 2020, 18 ноября 2020

English citation: Veretenov N A, Rosanov N N, Fedorov S V “Laser solitons: topological and quantum phenomena” Phys. Usp. 65 131–162 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2020.11.038869

Список литературы (126) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (18) Похожие статьи (20)

  1. Kivshar Yu S, Agrawal G P Optical Solitons: From Fibers to Photonic Crystals (San Diego, CA: Academic Press, 2003); Пер. на русск. яз., Кившарь Ю С, Агравал Г П Оптические солитоны. От световодов к фотонным кристаллам (M.: Физматлит, 2005)
  2. Akhmediev N, Ankiewicz A Solitons: Non-Linear Pulses and Beams (London: Chapman and Hall, 1997); Пер. на русск. яз., Ахмедиев Н Н, Анкевич А Солитоны: нелинейные импульсы и пучки (М.: Физматлит, 2003)
  3. Захаров В Е, Манаков С В, Новиков С П, Питаевский Л П Теория солитонов: метод обратной задачи рассеяния (М.: Физматлит, 1980); Пер. на англ. яз., Novikov S, Manakov S V, Pitaevskii L P, Zakharov V E Theory of Solitons: The Inverse Scattering Method (New York: Springer, 1984)
  4. Розанов Н Н Диссипативные оптические солитоны. От микро- к нано- и атто- (М.: Физматлит, 2011)
  5. Розанов Н Н Диссипативные оптические и родственные солитоны (М.: Физматлит, 2021)
  6. Джэкив Р УФН 149 139 (1986); Пер. c англ. яз., Jackiw R Comments Nucl. Part. Phys. 13 141 (1984)
  7. Rosanov N N Progress in Optics Vol. 35 (Ed. E Wolf) (Amsterdam: Elsevier, 1996) p. 1
  8. Розанов Н Н Оптическая бистабильность и гистерезис в распределенных нелинейных системах (М.: Наука. Физматлит, 1997)
  9. Mandel P Theoretical Problems in Cavity Nonlinear Optics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1997)
  10. Розанов Н Н УФН 170 462 (2000); Rozanov N N Phys. Usp. 43 421 (2000)
  11. Weiss C O et al Spatial Solitons (Springer Series in Optical Sciences) Vol. 82 (Eds S Trillo, W Torruellas) (Berlin: Springer, 2001) p. 393
  12. Rosanov N N Spatial Hysteresis and Optical Patterns (Berlin: Springer, 2002)
  13. Staliūnas K, Sánchez-Morcillo V J Transverse Patterns in Nonlinear Optical Resonators (Springer Tracts in Modern Physics) Vol. 183 (Berlin: Springer, 2003)
  14. Akhmediev N, Ankiewicz A (Eds) Dissipative Solitons (Lecture Notes in Physics) Vol. 661 (Berlin: Springer, 2005); Пер. на русск. яз., Ахмедиев Н, Анкевич А (Ред.) Диссипативные солитоны (М.: Физматлит, 2008)
  15. Akhmediev N, Ankiewicz A (Eds) Dissipative Solitons: From Optics to Biology and Medicine (Lecture Notes in Physics) Vol. 751 (Berlin: Springer, 2008)
  16. Kuszelewicz R et al (Eds) "Dissipative optical solitons" Eur. Phys. J. D 59 (1) (2010), Topical issue
  17. Tlidi M et al (Eds) "Localized structures in dissipative media: from optics to plant ecology" Philos. Trans. R. Soc. Lond. 372 (2027) (2014), Theme issue
  18. Lugiato L, Prati F, Brambilla M Nonlinear Optical Systems (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2015)
  19. Grelu P (Ed.) Nonlinear Optical Cavity Dynamics: From Microresonators to Fiber Lasers (Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2016)
  20. Tlidi M, Clerc M G, Panajotov K (Eds) "Dissipative structures in matter out of equilibrium: from chemistry, photonics and biology, the legacy of Ilya Prigogine" Philos. Trans. R. Soc. Lond. A 376 (2135) (2018), Theme issue
  21. Rosanov N N, Fedorov S V, Veretenov N A Eur. Phys. J. D 73 141 (2019)
  22. Розанов Н Н и др Оптика и спектроскопия 127 82 (2019); Rosanov N N et al Opt. Spectrosc. 127 77 (2019)
  23. Розанов Н Н и др Квантовая электроника 51 959 (2021); Rosanov N N et al Quantum Electron. 51 959 (2021)
  24. Mihalache D Rom. Rep. Phys. 73 403 (2021)
  25. Chembo Y K, Nan Y Phys. Rev. A 82 033801 (2010)
  26. Городецкий М Л Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью (М.: Физматлит, 2016)
  27. Турицын С К и др УФН 186 713 (2016); Turitsyn S K et al Phys. Usp. 59 642 (2016)
  28. Shtyrina O V et al J. Opt. Soc. Am. B 38 2488 (2021)
  29. Розанов Н Н, Федоров С В Оптика и спектроскопия 72 1394 (1992); Rozanov N N, Fedorov S V Opt. Spectrosc. 72 782 (1992)
  30. Fedorov S V, Khodova G V, Rosanov N N Proc. SPIE 1840 208 (1992)
  31. Rosanov N N, Khodova G V J. Opt. Soc. Am. B 7 1057 (1990)
  32. Karpov D V et al Phys. Rev. B 92 075305 (2015)
  33. Lu L, Joannopoulos J D, Soliać M Nat. Photon. 8 821 (2014)
  34. Ozawa T et al Rev. Mod. Phys. 91 015006 (2019)
  35. Арансон И С УФН 189 955 (2019); Aranson I S Phys. Usp. 62 892 (2019)
  36. Квон З Д и др УФН 190 673 (2020); Kvon Z D et al Phys. Usp. 63 629 (2020)
  37. Smirnova D et al Light Sci. Appl. 9 127 (2020)
  38. Soskin M et al J. Opt. 19 010401 (2017)
  39. Gbur G J Singular Optics (Boca Raton, FL: CRC Press. Taylor and Francis Group, 2017)
  40. Yin X, Peng C Photon. Res. 8 (11) B25 (2020)
  41. Scully M O, Zubairy M S Quantum Optics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1997); Пер. на русск. яз., Скалли М О, Зубайри М С Квантовая оптика (М.: Физматлит, 2003)
  42. Григорян В С, Маймистов А И, Скляров Ю М ЖЭТФ 94 174 (1988); Grigor'yan V S, Maimistov A I, Sklyarov Yu M Sov. Phys. JETP 67 530 (1988)
  43. Окулов А Ю, Ораевский А Н Труды ФИАН 187 202 (1988)
  44. Vanin E V et al Phys. Rev. A 49 2806 (1994)
  45. Sazonov S V Phys. Rev. A 103 053512 (2021)
  46. Леонтович М А Изв. АН СССР. Сер. физ. (8) 16 (1944)
  47. Леонтович М А, Фок В А ЖЭТФ 16 557 (1946); Leontovich M A, Fock V A J. Phys. USSR 10 13 (1946)
  48. Розанов Н Н Оптика и спектроскопия 127 283 (2019); Rosanov N N Opt. Spectrosc. 127 285 (2019)
  49. Розанов Н Н Оптика и спектроскопия 128 1129 (2020); Rosanov N N Opt. Spectrosc. 128 1151 (2020)
  50. Сучков А Ф ЖЭТФ 49 1495 (1965); Suchkov A F Sov. Phys. JETP 22 1026 (1965)
  51. Розанов Н Н Письма в ЖТФ 6 778 (1980); Rozanov N N Sov. Tech. Phys. Lett. 6 335 (1980)
  52. Розанов Н Н ЖЭТФ 80 96 (1981); Rozanov N N Sov. Phys. JETP 53 47 (1981)
  53. Rosanov N N, Khodova G V J. Opt. Soc. Am. B 7 1057 (1990)
  54. Veretenov N A, Fedorov S V, Rosanov N N Phys. Rev. Lett. 125 193901 (2020)
  55. Shafie M M et al Chaos 31 093104 (2021)
  56. Fedorov S V, Veretenov N A, Rosanov N N Phys. Rev. Lett. 122 023903 (2019)
  57. Белоусова И М и др ЖЭТФ 52 1146 (1967); Belousova I M et al Sov. Phys. JETP 25 761 (1967)
  58. Арнольд В И Теория катастроф (М.: Наука, 1990); Пер. на англ. яз., Arnold V I Catastrophe Theory (Berlin: Springer-Verlag, 1992)
  59. Imamoǧlu A et al Phys. Rev. A 53 4250 (1996)
  60. Langer J S, Ambegaokar V Phys. Rev. 164 498 (1967)
  61. Dee G Physica D 15 295 (1985)
  62. Chernych A I, Gabitov I R, Kuznetsov E A Singular Limits of Dispersive Waves (NATO ASI Series. Ser. B) Vol. 320 (Eds N M Ercolani et al) (New York: Plenum Press, 1994) p. 315
  63. Gor'kov L Charge Density Waves in Solids (Modern Problems in Condensed Matter Sciences) Vol. 25 (Eds L P Gor'kov, G Grüner) (Amsterdam: Elsevier Sci. Publ., 1989)
  64. Андронов А А и др Теория бифуркаций динамических систем на плоскости (М.: Наука, 1967); Пер. на англ. яз., Andronov A A et al Theory of Bifurcations of Dynamical Systems on a Plane (Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations, 1971)
  65. Питаевский Л П УФН 168 641 (1998); Pitaevskii L P Phys. Usp. 41 569 (1998)
  66. Fedorov S V, Veretenov N A, Rosanov N N Opt. Lett. 45 3284 (2020)
  67. Simon D S Topology in Optics: Tying Light in Knots (Bristol: IOP Publ., 2021)
  68. Berry M V, Dennis M R Proc. R. Soc. Lond. A 457 141 (2001)
  69. Soskin M S, Vasnetsov M V Prog. Opt. 42 219 (2001)
  70. Freund I Opt. Commun. 201 251 (2002)
  71. Ruchi, Senthilkumaran P, Pal S K Int. J. Opt. 2020 2812803 (2020)
  72. Розанов Н Н и др Квантовая электроника 51 959 (2021); Rosanov N N et al Quantum Electron. 51 959 (2021)
  73. Fedorov S V, Veretenov N A, Rosanov N N, submitted
  74. San Miguel M, Feng Q, Moloney J V Phys. Rev. A 52 1728 (1995)
  75. Panajotov K, Tlidi M Opt. Lett. 43 5663 (2018)
  76. Розанов Н Н Квантовая электроника 30 1005 (2000); Rozanov N N Quantum Electron. 30 1005 (2000)
  77. Veretenov N, Fedorov S, Rosanov N Opt. Lett. 46 4076 (2021)
  78. Barland S et al Nature 419 699 (2002)
  79. Genevet P et al Phys. Rev. Lett. 104 223902 (2010)
  80. Genevet P et al J. Nonlin. Opt. Phys. Mater. 21 1250029 (2012)
  81. Hachair X et al IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 12 339 (2006)
  82. Eslami M, Kheradmand R, Aghdami K M Phys. Scripta 2013 (T157) 014038 (2013)
  83. Prati F et al Eur. Phys. J. D 59 139 (2010)
  84. Anbardan S R et al Phys. Rev. E 97 032208 (2018)
  85. Eslami M, Kheradmand R, Hashemvand H Opt. Quantum Electron. 46 319 (2014)
  86. Anbardan S R et al Phys. Rev. E 101 042210 (2020)
  87. Высотина Н В и др Изв. вузов. Физика (11) 42 (1985); Vysotina N V et al Sov. Phys. J. 28 887 (1985)
  88. Dennis M R et al Nat. Phys. 6 118 (2010)
  89. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Теория поля (М.: Наука, 1988); Пер. на англ. яз., Landau L D, Lifshitz E M The Classical Theory of Fields (Oxford: Pergamon Press, 1971)
  90. Veretenov N A, Rosanov N N, Fedorov S V Phys. Rev. Lett. 117 183901 (2016)
  91. Veretenov N A, Fedorov S V, Rosanov N N Phys. Rev. Lett. 119 263901 (2017)
  92. Veretenov N A, Fedorov S V, Rosanov N N Philos. Trans. R. Soc. A 376 20170367 (2018)
  93. Федоров С В, Розанов Н Н, Веретенов Н А Письма в ЖЭТФ 107 342 (2018); Fedorov S V, Rosanov N N, Veretenov N A JETP Lett. 107 327 (2018)
  94. Розанов Н Н, Федоров С В, Веретенов Н А Теор. мат. физ. 203 134 (2020); Rosanov N N, Fedorov S V, Veretenov N A Theor. Math. Phys. 203 547 (2020)
  95. Adams C C The Knot Book: An Elementary Introduction to the Mathematical Theory of Knots (New York: W.H. Freeman, 1994)
  96. Вахитов Н Г, Колоколов А А Изв. вузов. Радиофизика 16 1020 (1973); Vakhitov N G, Kolokolov A A Radiophys. Quantum Electron. 16 783 (1973)
  97. Веретенов Н А, Федоров С В, Розанов Н Н, направлено в печать
  98. Carter S J et al Phys. Rev. Lett. 58 1841 (1987)
  99. Rosenbluh M, Shelby R M Phys. Rev. Lett. 66 153 (1991)
  100. Spälter S et al Opt. Express 2 77 (1998)
  101. Mecozzi A, Kumar P Opt. Lett. 22 1232 (1997)
  102. Nagasako E M, Boyd R W, Agarwal G S Opt. Express 3 171 (1998)
  103. Lantz E et al J. Opt. B 6 S295 (2004)
  104. Oppo G-L, Jeffers J "Quantum fluctuations in cavity solitons" Quantum Imaging (Ed. M I Kolobov) (New York: Springer, 2007); Пер. на русск. яз., Оппо Ж-Л, Джефферс Д Квантовое изображение (Под ред. М И Колобова) (М.: Физматлит, 2009)
  105. Нестеров Л А и др Оптика и спектроскопия 106 639 (2009); Nesterov L A et al Opt. Spectrosc. 106 570 (2009)
  106. Нестеров Л А, Веретенов Н А, Розанов Н Н Оптика и спектроскопия 118 815 (2015); Nesterov L A, Veretenov N A, Rosanov N N Opt. Spectrosc. 118 781 (2015)
  107. Нестеров Л А, Веретенов Н А, Розанов Н Н Оптика и спектроскопия 118 828 (2015); Nesterov L A, Veretenov N A, Rosanov N N Opt. Spectrosc. 118 794 (2015)
  108. Голубева Т Ю и др Оптика и спектроскопия 128 517 (2020); Golubeva T Yu et al Opt. Spectrosc. 128 505 (2020)
  109. Fedorov S V et al Laser Phys. Lett. 18 015204 (2021)
  110. Fedorov S V, Rosanov N N, Veretenov N A J. Phys. Conf. Ser. 2103 012150 (2021)
  111. Davidovich L Rev. Mod. Phys. 68 127 (1996)
  112. Берестецкий В Б, Лифшиц Е М, Питаевский Л П Квантовая электродинамика (М.: Наука, 1989); Пер. на англ. яз., Berestetskii V B, Lifshitz E M, Pitaevskii L P Quantum Electrodynamics (Burlington: Butterworth-Heinemann, 1982)
  113. Высотина Н В, Розанов Н Н, Семенов В Е Оптика и спектроскопия 106 793 (2009); Vysotina N V, Rosanov N N, Semenov V E Opt. Spectrosc. 106 713 (2009)
  114. Kozlov V V, Rosanov N N Phys. Rev. A 87 043836 (2013)
  115. McCall S L, Нahn E L Phys. Rev. 183 457 (1969)
  116. Полуэктов И А, Попов Ю М, Ройтберг В С УФН 114 97 (1974); Poluektov I A, Popov Yu M, Roitberg V S Sov. Phys. Usp. 18 673 (1975)
  117. Kozlov V V Phys. Rev. A 56 1607 (1997)
  118. Архипов М В и др Письма в ЖЭТФ 109 657 (2019); Arkhipov M V et al JETP Lett. 109 634 (2019)
  119. Arkhipov M V et al Phys. Rev. A 101 013803 (2020)
  120. Высотина Н В, Розанов Н Н, Семенов В Е Письма в ЖЭТФ 83 337 (2006); Vysotina N V, Rozanov N N, Semenov V E JETP Lett. 83 279 (2006)
  121. Розанов Н Н, Семенов В Е, Высотина Н В Квантовая 38 137 (2008); Rosanov N N, Semenov V E, Vysotina N V Quantum Electron. 38 137 (2008)
  122. Розанов Н Н, Архипов Р М, Архипов М В УФН 188 1347 (2018); Rosanov N N, Arkhipov R M, Arkhipov M V Phys. Usp. 61 1227 (2018)
  123. Архипов Р М, Архипов М В, Розанов Н Н Квантовая электроника 50 801 (2020); Arkhipov R M, Arkhipov M V, Rosanov N N Quantum Electron. 50 801 (2020)
  124. Genevet P et al Phys. Rev. Lett. 104 223902 (2010)
  125. Япаров В В и др Оптика и спектроскопия 112 655 (2012); Yaparov V V et al Opt. Spectrosc. 112 601 (2012)
  126. Villois A, Proment D, Krstulovic G Phys. Rev. Fluids 2 044701 (2017)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение