2022-06-09

Формирование щелевых солитонов в одномерной диссипативной топологической решетке

Исследователи из Университета Париж-Сакле CNRS недавно сообщили о нелинейном отклике топологической решетки, реализующей управляемо-диссипативную версию модели Су-Шриффера-Хигера; известная элементарная топологическая структура, описывающая скачки частиц по одномерной решетке. Выводы, собранные командой из Университета Париж-Сакле CNRS и опубликованные в журнале Nature Physics, показывают, что можно использовать когерентное движение в топологических решетках, позволяя физикам стабилизировать новые нелинейные фазы.

Изображение сканирующей электронной микроскопии, показывающее цепочку полупроводниковых полостей. Расстояние между полостями модулируется, что приводит к двум различным значениям связи J и J' между соседними полостями (схематично представлено двойными белыми стрелками). Эта модуляция связи придает решетке топологические свойства. Две полости решетки возбуждаются двумя лазерами с амплитудой F, угловой частотой и разностью фаз. Кредит: C2N/CNRS.

Топологическая фотоника — это быстро развивающаяся область исследований, которая фокусируется на разработке фотонных решеток, в которых поведение света основано на физике топологических изоляторов. В то время как большинство исследований в этой области представляли фотонные системы с линейными топологическими свойствами, недавние работы начали закладывать основы нелинейной топологической фотоники.

Исследователи из Университета Париж-Сакле CNRS недавно сообщили о нелинейном отклике топологической решетки, реализующей управляемо-диссипативную версию модели Су-Шриффера-Хигера; известная элементарная топологическая структура, описывающая скачки частиц по одномерной решетке. Выводы, собранные командой из Университета Париж-Сакле CNRS и опубликованные в журнале Nature Physics, показывают, что можно использовать когерентное движение в топологических решетках, позволяя физикам стабилизировать новые нелинейные фазы.

«В 2017 году наша группа продемонстрировала первый топологический лазер с одномерной решеткой полупроводникового резонатора, очень похожей на ту, что использовалась в нашем недавнем исследовании», — рассказали Phys.org Сильвен Раветс и Жаклин Блох, двое исследователей, проводивших исследование. «Однако в этой ранней работе мы использовали линейные топологические свойства системы».

Недавнее исследование Раветса, Блоха и их коллег основано на их прошлых исследованиях с целью расширения исследований на нелинейную топологическую физику, которая до сих пор изучалась в основном в контексте консервативных систем. В своих экспериментах исследователи использовали платформу со значительной оптической нелинейностью, которая подвергалась постоянному возбуждению и диссипации.

«Мы использовали нанотехнологии для изготовления одномерной решетки связанных нелинейных резонаторов», — объяснили Раветс и Блох. «Каждый резонатор состоит из оптического резонатора, содержащего активную среду (полупроводниковую квантовую яму), которая обеспечивает нелинейность. Связь между соседними полостями распределена в шахматном порядке для реализации простейшей топологической модели, известной как модель Су Шриффера-Хегера».

Иллюстрация нового семейства солитонов диссипативной щели, обнаруженного исследователями для измеренного профиля интенсивности такого солитона, показана в верхней части рисунка. Интенсивность очень высока на одном сайте, что приводит к расстройке спектра этого сайта по отношению к остальной части цепи. Таким образом, цепь эффективно разрывается, и в спектре возбуждения появляется краевое состояние, как показано внизу рисунка. Кредит: C2N/CNRS.

Чтобы вызвать нелинейный отклик в своей одномерной решетке, Раветс, Блох и их коллеги направили один или два лазерных луча на определенные части решетки. Впоследствии они отслеживали передаваемую интенсивность в зависимости от входной мощности лазера.

«Особенно важная ручка, которую мы использовали в нашем эксперименте, — это относительная фаза между лучами возбуждения, которая обеспечивает новый уровень контроля, который до сих пор не рассматривался», — сказали Раветс и Блох.

Эксперименты, проведенные исследователями, дали новые и интересные результаты. В частности, команда обнаружила образование новых семейств щелевых солитонов, которые стабилизируются резонансным возбуждением. Эти щелевые солитоны не существуют в консервативных системах, таких как связанные волноводы, работающие в геометрии распространения.

«Эти солитоны имеют тот же профиль, что и топологическое краевое состояние, и фактически вызывают появление топологического краевого состояния для возбуждений поверх нелинейного устойчивого состояния. Нам нравится называть эту способность управлять системой за счет разработки лазерного возбуждения схема «приводной техники», — сказали Раветс и Блох.

Недавнее исследование Раветса, Блоха и их коллег подчеркивает возможность использования когерентного управления для стабилизации нелинейных фаз в топологических фотонных системах. В будущем экспериментальные методы, изложенные в их статье, могут быть использованы для управления топологией одномерных фотонных систем, а также могут быть распространены на двумерные системы.

«В нашем следующем исследовании мы планируем распространить эти идеи на фотонные топологические изоляторы в двумерных решетках, где наша цель будет состоять в том, чтобы продемонстрировать возможность оптического управления топологией нелинейной фотонной решетки за счет проектирования возбуждения и рассеяния». — добавили Раветс и Блох.



PhysReal • Физическая реальность

Администрация не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламных объявлениях. Материалы, опубликованные в блогах, отражают позиции их авторов, которые могут не совпадать с мнением редакции. Использование публикаций сайта разрешается при наличии прямой ссылки на PhysReal.
Контактный E-mail:

Telegram: https://t.me/physreal
ВКонтакте: https://vk.com/physreal
RSS (XML): Новости физики

Copyright © 2024 Development by Programilla.com