Till skillnad från ljudvågornas svängningar, ljusets svängningar är så snabba att extremt komplex utrustning behövs för att observera dem direkt. Dock, det är möjligt att mäta frekvenserna för dessa svängningar indirekt med frekvenskammar. Dessa kammar består av en uppsättning regelbundet åtskilda "tänder" där varje tand motsvarar en frekvens. Används som en graderad linjal, de erbjuder möjligheten att mäta en optisk frekvens med stor precision. Detta gör det möjligt, bland annat, att mäta variationer i avståndet mellan jorden och månen med en noggrannhet som motsvarar storleken på ett hårstrå.

Det kan visas att tidssignalen som motsvarar en frekvenskam består av en regelbunden följd av ljuspulser, kallas ett pulståg. Dessa pulser är ultrakorta och har en varaktighet på en miljondels miljarddels sekund eller mindre.

Det finns för närvarande två huvudmetoder för att generera ett pulståg antingen via en pulserad laser eller via en passiv optisk kavitet.

"Vissa lasrar kan direkt generera ett pulståg. Vissa lasrar kan direkt generera ett mycket energiskt pulståg men fördröjningen mellan två på varandra följande pulser är föremål för variationer även i frånvaro av externa störningar, " förklarar Nicolas Englebert—OPERA-Photonics Laboratory—Ecole polytechnique de Bruxelles.

Den andra lösningen är baserad på passiva optiska resonatorer, gjord, till exempel, använda optiska fibrer. Det tillåter generering av en puls som fortplantar sig på obestämd tid, en hålighetssoliton, när en kontinuerlig laserstråle injiceras vid dess ingång. Tiden för det resulterande tåget, i avsaknad av yttre störningar, är fixat här, till skillnad från pulserande lasrar. Tyvärr, dess energi är begränsad.

Varje plattform har därför sina fördelar och nackdelar. Dock, för vissa tillämpningar, t.ex., LiDAR, det är nödvändigt att ha ett pulståg som är både energiskt och ultrastabilt.

Ny forskning utförd av ULB OPERA-Photonics Laboratory, publicerad i tidningen Nature Photonics , visar förekomsten av nya ultrastabila, hålrumssoliton med hög effekt:aktiva hålrumssolitoner.

"Dessa solitoner dyker upp i en signalinjicerad resonator där det finns en fint utformad förstärkningssektion. Syftet med detta avsnitt är att kompensera för några av de förluster som vågen (soliton) upplever vid varje rundresa. Om förstärkningen är för stor låg jämfört med förlusterna, Soliton kan inte existera. Å andra sidan, om förstärkningen är större än förlusterna, en laseremission kommer att inträffa. Tack vare denna partiella ersättning för förlusterna, det är möjligt att utvinna en stor del av solitonens energi (mer än 30%!) utan att kompromissa med dess existens, " påpekar Nicolas Englebert.

Dessutom, eftersom förstärkningssektionen väljs så att lasning inte sker, pulståget ärver stabilitetsegenskaperna hos passiva resonatorer. Den aktiva kavitetens soliton kombinerar således fördelarna med pulståg som genereras av pulsade lasrar och passiva resonatorer.

Denna nya typ av universell och hybrid soliton kan utlösa många experiment på olika plattformar, speciellt inom området integrerad optik där passiva resonatorer dominerar landskapet men tillämpningar släpar efter eftersom mycket lite kraft kan utvinnas från chipsen. Detta nya koncept är inte begränsat till generationen solitoner. Tack vare denna nya hybridkavitet, komponenter som orsakar många förluster (kristall, speciell fiber, etc.) kan nu placeras i en resonator, öppnar vägen för studiet av fenomen som tidigare var otillgängliga experimentellt. Uppfinningen är föremål för en patentansökan inlämnad i ULB:s namn.