Автосолитон

АВТОСОЛИТОН, устойчивая локализованная структура поля в однородной неконсервативной (с существенным энергообменом) нелинейной среде или системе. Поле может быть электромагнитным или представлять распределение температуры среды, концентрации частиц и тому подобное.

На периферии автосолитона характеристики поля приближаются к фоновому уровню - постоянному или слабо модулированному, а в центральной части автосолитона они принимают существенно большие («светлые» автосолитоны) или меньшие («тёмные» автосолитоны) значения.

АВТОСОЛИТОНАавтосолитоны могут возникать в гранулированных материалах, расположенных на колеблющейся платформе [так называемый осциллон (или кучка), описанный в 1831 году М. Фарадеем], в химических реакциях активаторов, способствующих росту концентрации какого-либо вещества, и ингибиторов, подавляющих этот рост; при протекании электрического тока в газах, плазме и полупроводниках; в нелинейно-оптических и лазерных системах. Автосолитон соответствует распространению импульсов в нервном волокне и волокне сердечной мышцы.

Автосолитон отличается от консервативного солитона дискретностью спектра основных характеристик, в том числе максимальным значением поля, и при наличии флуктуаций после их окончания  автосолитон восстанавливает свои характеристики. В среде, однородной только по некоторым направлениям (по ним и происходит нелинейная локализация поля), может возникнуть одномерный автосолитон (временной автосолитон в нелинейном одномодовом световоде с усилением) или двумерный автосолитон (пространственный автосолитон в широкоапертурном лазере с насыщающимся поглощением). Трёхмерный автосолитон существует в однородной по всем направлениям среде.

При возбуждении нескольких автосолитонов они взаимодействуют между собой из-за перекрывания распределений поля. Для автосолитонов, находящихся далеко друг от друга, это перекрывание слабое и приводит к их медленному перемещению. В общем случае взаимодействие автосолитонов неупругое и может привести к формированию связанных структур, слиянию автосолитонов и уменьшению или увеличению числа автосолитонов. Плавная неоднородность среды или системы вызывает движение автосолитона как целого, что позволяет управлять его местоположением. В зависимости от типа и параметров системы и начальных условий формируются различные типы автосолитонов (рисунок), в том числе пульсирующие и вращающиеся.

Разрабатываемые микроэлектронные и оптические схемы на основе автосолитона перспективны для обработки информации.

Лит.: Кернер Б. С., Осипов В. В. Автосолитоны. М., 1991; Rosanov N.N. Spatial hysteresis and optical patterns. В., 2002.

Н. Н. Розанов.

Связанные статьи

Следующая:
Автостоп
Предыдущая:
Автосалон