光学频率梳是由大量等距光谱线组成的光波，它提供了高精度测量光频率的可能性，对于计量、光谱学、通信以及基础科学领域的发展至关重要。其中，对应于频率梳的时间信号是由一系列规则的光脉冲组成，通常将其称之为脉冲序列，这种脉冲持续时间极短，一般仅为10-15 s甚至更短。

而产生这种脉冲阵列的方法一般分为两种：

第一种是由激光器产生，这种方法可以直接产生一个脉冲阵列，甚至可以直接产生一个高能量的脉冲阵列，但即使没有外部干扰，两个连续脉冲之间的延迟也较难统一。

第二种是由无源谐振器中激励的腔孤子产生，其中无源谐振器可由光纤直接制成，当在输入端注入连续光束时，在输出端可以产生无限传播的脉冲，即腔孤子。这种方法产生的脉冲阵列周期固定，不会在两个连续脉冲之间存在延迟的差别，但它的能量较低。

以上这两种该方法都有各自的优点和局限性，为了能将两者的优点结合，产生高能量且超稳定的脉冲阵列，布鲁塞尔自由大学（ULB）OPERA光子学实验室（ULB OPERA-Photonics Laboratory）的Nicolas Englebert等人提出了一种新型孤子，即有源腔孤子，并将其研究成果发表在《Nature Photonics》（DOI: 10.1038/s41566-021-00807-w）。

图 有源腔孤子实验装置示意图

Nicolas Englebert表示：“这种有源腔孤子是由一种新型谐振器产生的，其中谐振器最重要的部分是一个重新设计的放大器。其目的是补偿每次往返孤子的损失，如果与损耗相比放大倍数太低，则孤子将不存在；而如果放大率大于损耗，则会发生激光发射。因此通过设计放大器在一个合适的放大倍数范围内可以成功提取大部分的孤子能量（超过30%）。”此外，由于选择的放大倍数不会产生激光发射，因此产生的脉冲序列继承了无源谐振器的稳定性能。

目前在集成光学领域，脉冲阵列一般采用无源谐振器的方法生成，但这种方法的功率较低，无法满足数据传输和光子原子钟等应用的要求。而Nicolas Englebert等人提出的这种新型混合腔恰能将高能量和高稳定性的优势结合，可以将大量损耗的组件（晶体、特定的光纤等）重新放置在谐振器中，从而为以前无法通过实验获得的研究开辟了道路。