Опти́ческий солито́н, устойчивая локализованная структура оптического излучения, расплывание которой при распространении в оптической среде или системе компенсируется нелинейной фокусировкой. Оптический солитон формируется из пучков или импульсов интенсивного (лазерного) излучения, под действием которого существенно меняются оптические характеристики среды (см. в статье Нелинейная оптика). Различают оптические солитоны консервативные (при слабой диссипации энергии) и диссипативные (автосолитоны) – при значительном притоке и оттоке энергии. Консервативные оптические солитоны образуют семейства, в которых какой-либо параметр солитона, например ширина, может принимать произвольные значения в некотором диапазоне. Для автосолитонов установление баланса притока и оттока энергии ведёт к дискретным значениям этих параметров, так что они более устойчивы. Локализация оптического солитона, вызванная нелинейностью, может быть одно-, двух- и трёхмерной (т. н. световые пули). Пример пространственного консервативного оптического солитона представляет самофокусировка света в прозрачной нелинейной среде, показатель преломления которой растёт с ростом интенсивности излучения. В пучке света с максимальной интенсивностью на оси лучи отклоняются в сторону большего показателя преломления, т. е. к оси. Таким образом, пучок света наводит в среде распределённую фокусирующую линзу, способную компенсировать дифракционное расплывание пучка. Аналогично временнoй консервативный оптический солитон возникает в одномодовом световоде с оптически нелинейной сердцевиной при компенсации дисперсионного расплывания импульса нелинейной фокусировкой; при этом импульс распространяется в световоде без изменения профиля интенсивности. Подобными являются временны́е оптические солитоны, возникающие при самоиндуцированной прозрачности. Скорость движения профиля огибающей (интенсивности) временнóго оптического солитона отличается от фазовой скорости света. Для предельно коротких по длительности или протяжённости оптических солитонов понятие огибающей утрачивает смысл. В среде с периодическим продольным изменением показателя преломления могут реализоваться щелевые оптические солитоны – связанные пáры встречных волн, локализованные в продольном направлении; их скорость может обращаться в нуль.

В зависимости от параметров системы формируются не только стационарные оптические солитоны, но и структуры, которые осциллируют, схлопываются, расширяются или размножаются. Оптические солитоны могут обладать внутренними модами – долгоживущими возмущениями. Внутренняя структура автосолитонов, определяемая распределением потоков энергии, усложняется для вихревых оптических солитонов (с ненулевым топологическим зарядом). При слабых взаимодействиях оптических солитонов их основные характеристики и топология потоков не меняются; при сильных взаимодействиях возможно изменение числа оптических солитонов. Движение жёстких комплексов оптических солитонов определяется симметрией распределений интенсивности и потоков.

Оптический солитон.Оптический солитон.Например, комплекс двумерных оптических солитонов в широкоапертурном нелинейном интерферометре или лазере неподвижен при наличии двух осей симметрии; движется вдоль оси с постоянной скоростью, если такая ось единственная (см. рисунок, а), и вращается с постоянной угловой скоростью вокруг неподвижного центра при симметрии относительно поворота на угол, дробный 360° (см. рисунок, б, симметрия относительно поворота на 180°). При отсутствии симметрии центр комплекса движется по окружности и с тем же периодом комплекс вращается (см. рисунок, в). Неоднородности схемы вызывают дополнительное движение оптического солитона, что позволяет управлять их локализацией. Флуктуации, в том числе квантовые, приводят к случайному блужданию оптического солитона; возможно формирование неклассических сжатых состояний оптического солитона с подавлением флуктуаций какой-либо их характеристики.

Оптические солитоны используют в волоконно-оптических линиях связи. Для коммерческой линии протяжённостью 3875 км достигнута скорость передачи информации 1,6 Тбит/с.