Ao contrário das oscilações das ondas sonoras, as oscilações da luz são tão rápidas que é necessário um equipamento extremamente complexo para observá-las diretamente. Contudo, é possível medir as frequências dessas oscilações indiretamente com pentes de frequência. Esses pentes são constituídos por um conjunto de 'dentes' regularmente espaçados, onde cada dente corresponde a uma frequência. Usado como uma régua graduada, eles oferecem a possibilidade de medir uma frequência óptica com grande precisão. Isso torna possível, entre outras coisas, para medir variações na distância entre a Terra e a Lua com uma precisão equivalente ao tamanho de um fio de cabelo.

Pode ser mostrado que o sinal de tempo correspondente a um pente de frequência consiste em uma sucessão regular de pulsos de luz, chamado de trem de pulso. Esses pulsos são ultracurtos e têm uma duração de um milionésimo de um bilionésimo de um segundo ou menos.

Atualmente, existem dois métodos principais de geração de um trem de pulso por meio de um laser pulsado ou por meio de uma cavidade óptica passiva.

"Alguns lasers podem gerar diretamente um trem de pulso. Alguns lasers podem gerar diretamente um trem de pulso muito energético, mas o atraso entre dois pulsos sucessivos está sujeito a variações, mesmo na ausência de distúrbios externos, "explica Nicolas Englebert - Laboratório OPERA-Photonics - Ecole polytechnique de Bruxelles.

A outra solução é baseada em ressonadores ópticos passivos, feito, por exemplo, usando fibras ópticas. Permite a geração de um pulso que se propaga indefinidamente, um soliton de cavidade, quando um feixe de laser contínuo é injetado em sua entrada. O período do trem resultante, na ausência de qualquer perturbação externa, está consertado aqui, ao contrário dos lasers pulsados. Infelizmente, sua energia é limitada.

Cada plataforma, portanto, tem suas vantagens e desvantagens. Contudo, para certos aplicativos, por exemplo., LiDAR, é necessário ter um trem de pulso que seja energético e ultraestável.

Pesquisa recente realizada pelo Laboratório ULB OPERA-Photonics, publicado no jornal Nature Photonics , mostra a existência de novos ultraestáveis, Solitons de cavidade de alta potência:solitons de cavidade ativa.

"Esses solitons emergem dentro de um ressonador com injeção de sinal, no qual há uma seção de amplificação bem projetada. O objetivo desta seção é compensar algumas das perdas que a onda (o solitão) experimenta em cada viagem de ida e volta. Se a amplificação também for baixo em comparação com as perdas, o soliton não pode existir. Por outro lado, se a amplificação for maior do que as perdas, ocorrerá uma emissão de laser. Graças a esta compensação parcial das perdas, é possível extrair grande parte da energia do sótão (mais de 30%!) sem comprometer sua existência, "Nicolas Englebert ressalta.

Além disso, como a seção de amplificação é escolhida de modo que o lasing não ocorra, o trem de pulso herda as propriedades de estabilidade de ressonadores passivos. O soliton de cavidade ativa, portanto, combina as vantagens dos trens de pulso gerados por lasers pulsados ​​e ressonadores passivos.

Este novo tipo de soliton universal e híbrido pode desencadear muitos experimentos em diferentes plataformas, especialmente no campo da óptica integrada, onde ressonadores passivos dominam a paisagem, mas as aplicações ficam para trás porque muito pouca energia pode ser extraída dos chips. Este novo conceito não se limita à geração de solitons. Graças a esta nova cavidade híbrida, componentes que induzem muitas perdas (cristal, fibra particular, etc.) agora podem ser colocados em um ressonador, abrindo caminho para o estudo de fenômenos antes inacessíveis experimentalmente. A invenção é objeto de um pedido de patente depositado em nome da ULB.