💡这项突破是什么?
南开大学物理科学学院 陈志刚教授课题组在非线性拓扑光子学前沿领域取得重要进展，最新研究成果以“Nonlinearity-induced topological phase transition and the birth of topological corner states”为题发表在国际顶级期刊Physical Review Letters上。
能带拓扑结构为实现单向、抗散射的稳定光子输运提供了全新物理机制，但通常需要复杂的结构设计和精确的加工，且通常一旦制作完成其拓扑性质就被固定。非线性效应可提供一种全新的调控手段，能够在不改变系统结构的情况下，调控系统的拓扑性质，极大地促进小型化可重构拓扑光子器件的研制。
在本工作中，研究团队从理论上设计并实验演示了一种利用光学非线性来调节能带拓扑相变和产生高阶拓扑角态的新方法，创造性地利用了光克尔效应自聚焦非线性势垒来重构系统的势能，从而在原本平庸的拓扑系统中产生高阶拓扑角态。实验上，该团队利用飞秒激光直写技术制备光子晶格、使用探测光和较强控制光诱导非线性。在强非线性条件下，观察到了原本不存在的拓扑角态，即非线性诱导的拓扑相变。此外，团队还通过调节非线性强度，可以连续地调控拓扑角态在晶格中的束缚强度。该工作实现了非线性调控高阶拓扑态的新突破，为拓扑光子学的发展开辟了新途径。未来这一成果有望在天线辐射、片上信号传输、量子光学和光计算等领域中得到重要应用。
非线性调控连续谱中的高阶拓扑态。a-b分别为强非线性和弱非线性调控下的示意图；c-e分别为线性拓扑角态模式、弱自聚焦和强自聚焦非线性条件下的实验结果
南开大学为第一完成单位，南开大学博士生胡志婵、南开大学/加拿大国立科学研究院的博士后D.Bongiovanni为共同第一作者。南开大学讲席教授陈志刚、南开大学特聘教授/克罗地亚萨格勒布大学教授H.Buljan为共同通讯作者。合作者还包括南开大学教授宋道红和加拿大国立科学研究院教授R.Morandotti等。相关工作得到了科技部重点研发计划项目、国家自然科学基金委项目的资助。
据悉，该课题组近两年在非线性拓扑光子学前沿领域的研究取得了一系列重要进展，相关工作相继发表在《Science》《Light:Science & Applications》《Physical Review Letters》等顶尖学术期刊上。
论文链接：https://rdcu.be/ctLzL
