A differenza delle oscillazioni delle onde sonore, le oscillazioni della luce sono così veloci che sono necessarie apparecchiature estremamente complesse per osservarle direttamente. Però, è possibile misurare indirettamente le frequenze di queste oscillazioni con pettini di frequenza. Questi pettini sono costituiti da una serie di "denti" regolarmente distanziati in cui ogni dente corrisponde a una frequenza. Usato come un righello graduato, offrono la possibilità di misurare una frequenza ottica con grande precisione. Questo rende possibile, tra l'altro, misurare le variazioni della distanza tra la Terra e la Luna con una precisione equivalente alla dimensione di un capello.

Si può dimostrare che il segnale temporale corrispondente a un pettine di frequenza è costituito da una successione regolare di impulsi luminosi, chiamato treno di impulsi. Questi impulsi sono ultracorti e hanno una durata di un milionesimo di miliardesimo di secondo o meno.

Esistono attualmente due metodi principali per generare un treno di impulsi tramite un laser pulsato o tramite una cavità ottica passiva.

"Alcuni laser possono generare direttamente un treno di impulsi. Alcuni laser possono generare direttamente un treno di impulsi molto energico ma il ritardo tra due impulsi successivi è soggetto a variazioni anche in assenza di disturbi esterni, " spiega Nicolas Englebert—OPERA-Photonics Laboratory—Ecole polytechnique de Bruxelles.

L'altra soluzione si basa su risonatori ottici passivi, fatto, Per esempio, utilizzando fibre ottiche. Permette la generazione di un impulso che si propaga indefinitamente, un solitone di cavità, quando un raggio laser continuo viene iniettato al suo ingresso. Il periodo del treno risultante, in assenza di qualsiasi disturbo esterno, è fissato qui, a differenza dei laser pulsati. Sfortunatamente, la sua energia è limitata.

Ogni piattaforma ha quindi i suoi vantaggi e svantaggi. Però, per determinate applicazioni, per esempio., LiDAR, è necessario disporre di un treno di impulsi energico e ultra stabile.

Recenti ricerche svolte dal Laboratorio ULB OPERA-Photonics, pubblicato sulla rivista Fotonica della natura , mostra l'esistenza di nuovi ultra-stabili, solitoni in cavità ad alta potenza:solitoni in cavità attive.

"Questi solitoni emergono all'interno di un risonatore a iniezione di segnale in cui è presente una sezione di amplificazione finemente progettata. Lo scopo di questa sezione è compensare alcune delle perdite che l'onda (il solitone) subisce ad ogni roundtrip. Se l'amplificazione è troppo basso rispetto alle perdite, il solitone non può esistere. D'altra parte, se l'amplificazione è maggiore delle perdite, si verificherà un'emissione laser. Grazie a questa parziale compensazione delle perdite, è possibile estrarre gran parte dell'energia del solitone (più del 30%!) senza comprometterne l'esistenza, " precisa Nicolas Englebert.

Inoltre, poiché la sezione di amplificazione è scelta in modo tale che non si verifichi il laser, il treno di impulsi eredita le proprietà di stabilità dei risonatori passivi. Il solitone a cavità attiva combina quindi i vantaggi dei treni di impulsi generati da laser pulsati e risonatori passivi.

Questo nuovo tipo di solitone universale e ibrido potrebbe innescare molti esperimenti su piattaforme diverse, soprattutto nel campo dell'ottica integrata dove i risonatori passivi dominano il panorama ma le applicazioni sono in ritardo perché dai chip può essere estratta pochissima potenza. Questo nuovo concetto non si limita alla generazione di solitoni. Grazie a questa nuova cavità ibrida, componenti che inducono molte perdite (cristallo, fibra particolare, ecc.) può ora essere posizionato in un risonatore, aprendo la strada allo studio di fenomeni prima inaccessibili sperimentalmente. L'invenzione è oggetto di una domanda di brevetto depositata a nome di ULB.