什么是光信号

要想让在介质中传播的高强度光脉冲既不发散也不聚焦，是需要很好的技巧才能办到的。在今年七月十四日出版的《物理学评论快报》上，研究者们宣称他们已经做到了这一点：将激光脉冲穿过一系列薄玻璃板，这些玻璃板之间由空气层隔开，这样的布置使得光脉冲不断地交替收缩和扩张，并保持在传播的过程中平均直径不变。这个实验第一次验证了十年前提出来的想法，并有可能导致产生一系列光信号传输和转换的新技术。同样这个原理可以用来控制玻色-爱因斯坦凝聚体，一种被保持在特定量子态的超冷原子云。

通过将光脉冲穿过一系列的玻璃平板，研究者们能够防止高强度的光脉冲过度聚焦。这个过程使得光束的大小发生振荡，就像呼吸时的肺一样。
通常而言，材料的折射率是确定的，决定光线进入及射出材料的时候应该如何偏折。但是，极高强度的光线会使得材料的折射率改变，如何改变取决于光线的强度大小，从而使得光线在均匀介质内部也会发生偏折和聚焦。对于普通的玻璃，要想产生这种所谓的非线性效应光线的强度需要达到每平方厘米1000太瓦（Terawatts）左右。这样强度的光线在玻璃中传播的时候会自动聚焦，这个过程会失控地急剧发生：光束越窄，强度越高，偏折得越厉害，形成正反馈。来自加州理工学院的Martin Centurion 解释说：在实际操作中并不是这样的，因为当光线的强度强到足以使物质电离（原子中的电子被剥离）的时候，就形成等离子体，这会阻止光束进一步地聚焦。

在过去的十年中，理论家们提出一些方案，通过操纵非线性效应来控制高强度光脉冲以及其它一些类似的系统——比如超冷原子气，即所谓的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。对于光脉冲，非线性控制方案依赖于一系列交替放置的不同性质介质，从而能够让光束交替地发散和聚焦，而不至于过度聚焦从而产生等离子体。对于处于稳态的玻色-爱因斯坦凝聚体，却会由于原子间非线性的吸引或是排斥力产生塌缩或是爆炸。非线性控制方案就是要对其施加交替变化的磁场，使得这些原子云团在膨胀和收缩之间交替变化，从而维持原子云的稳定。

虽然人们对于这些理论没有异议，但是没有人能够用实验证明非线性控制方案是可行的。为了用一个简单的实验验证，Centurion及其同事将平玻璃载片排成一列，每个只有一厘米厚，相邻的两块玻璃载片之间由一厘米厚的空气夹层隔开。通