日前，南開大學(xué)物理學(xué)院/泰達應(yīng)用物理研究院陳志剛、許京軍教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組與克羅地亞薩格勒布大學(xué)、加拿大國立科學(xué)研究院的課題組合作研究，發(fā)現(xiàn)了弱非線性條件下高階拓撲角態(tài)與拓撲邊界態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化以及強非線性作用下拓撲角態(tài)到空間孤子的演化。
該研究不僅啟發(fā)了人們對高階拓撲物理中非線性效應(yīng)的認識，也為利用高階拓撲態(tài)實現(xiàn)新型拓撲光腔帶來前景。研究成果近期在線發(fā)表在國際頂尖期刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》上。
非線性調(diào)控連續(xù)譜中的高階拓撲態(tài)。a-b分別為強非線性和弱非線性調(diào)控下的示意圖；c-e分別為線性拓撲角態(tài)模式、弱自聚焦和強自聚焦非線性條件下的實驗結(jié)果（受訪者供圖）
近年來，拓撲絕緣體的研究打破了人們對于傳統(tǒng)體-邊對應(yīng)原理的認知，發(fā)現(xiàn)了一種不同于傳統(tǒng)拓撲相的新型拓撲絕緣體-高階拓撲絕緣體(HOTI)。此外，連續(xù)譜中的束縛態(tài)（BIC）也一直是研究者們關(guān)注的前沿課題。
那么，高階拓撲態(tài)和連續(xù)譜中的束縛態(tài)是否有關(guān)系？非線性與該類拓撲結(jié)構(gòu)的相互作用又具有怎樣的動力學(xué)過程？這些問題的探索對基礎(chǔ)物理概念的理解和開發(fā)新穎光子學(xué)器件都有重要意義。
課題組首次從實驗和理論上研究了一種具有特殊對稱性的拓撲晶格，展示了高階拓撲絕緣體(HOTI)與束縛態(tài)（BIC）的有機結(jié)合以及非線性對屬于非帶隙束縛態(tài)的高階拓撲態(tài)的有效調(diào)控。發(fā)現(xiàn)了弱非線性條件下高階拓撲角態(tài)與拓撲邊界態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化以及強非線性作用下拓撲角態(tài)到空間孤子的演化。
據(jù)悉，該課題組近兩年在非線性拓撲光子學(xué)前沿領(lǐng)域的研究取得了一系列重要進展，相關(guān)工作相繼發(fā)表在《科學(xué)》《光：科學(xué)與應(yīng)用》《物理評論快報》等頂尖學(xué)術(shù)期刊上。
