Soliton (óptica)
En óptica , el término solitón se usa para referirse a cualquier campo óptico que no cambia durante la propagación debido a un delicado equilibrio entre los efectos lineales y no lineales en el medio. [1] Hay dos tipos principales de solitones:
Para comprender cómo puede existir un solitón espacial, tenemos que hacer algunas consideraciones sobre una lente convexa simple . Como se muestra en la imagen de la derecha, un campo óptico se acerca a la lente y luego se enfoca. El efecto de la lente es introducir un cambio de fase no uniforme que provoca el enfoque. Este cambio de fase es función del espacio y se puede representar con , cuya forma está aproximadamente representada en la imagen.
El cambio de fase se puede expresar como el producto de la constante de fase y el ancho del camino que ha cubierto el campo. Podemos escribirlo como:
donde es la anchura de la lente, cambiando en cada punto con una forma que es la misma de porque y n son constantes. En otras palabras, para obtener un efecto de enfoque solo tenemos que introducir un cambio de fase de tal forma, pero no estamos obligados a cambiar el ancho. Si dejamos el ancho L fijo en cada punto, pero cambiamos el valor del índice de refracción obtendremos exactamente el mismo efecto, pero con un enfoque completamente diferente.
Esto tiene aplicación en fibras de índice gradual : el cambio en el índice de refracción introduce un efecto de enfoque que puede equilibrar la difracción natural del campo. Si los dos efectos se equilibran perfectamente, entonces tenemos un campo confinado que se propaga dentro de la fibra.
Los solitones espaciales se basan en el mismo principio: el efecto Kerr introduce una modulación de autofase que cambia el índice de refracción según la intensidad:
