RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 10, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Cтатьи, принятые к публикации
К 55-летию Института спектроскопии РАН


Эксперименты с нелинейными топологическими состояниями в статических и динамически модулированных массивах Су—Шриффера—Хигера

 а,  а,  б,  в,  в,  в,  в,  в,  а,  а,  а, г
а Институт спектроскопии РАН, ул. Физическая 5, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация
б Key Laboratory for Physical Electronics and Devices of the Ministry of Education & Shaanxi Key Lab of Information Photonic Technique, School of Electronic and Information Engineering, Xi’an Jiaotong University , Xi'an, China
в Центр квантовых технологий Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Ленинские горы 1, стр. 35, Москва, 119991, Российская Федерация
г Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация

В работе обсуждается прогресс в области наблюдения солитонов в топологических оптических изоляторах и описываются результаты экспериментов с нелинейными топологическими состояниями в статических, т.е. не меняющихся в направлении распространения излучения, и динамически модулированных (в основном периодическим образом) в направлении распространения излучения массивах Су—Шриффера—Хигера, изготовленных методом фемтосекундной записи. Такие объекты представляют собой одну из простейших моделей топологически нетривиальной структуры. Солитоны в топологических изоляторах ответвляются с увеличением интенсивности излучения от линейных краевых состояний в запрещенной зоне, наследуя их топологическую защищенность. Пространственная локализация солитона и положение его постоянной распространения в запрещенной топологической зоне зависят в нелинейной среде от пиковой интенсивности и могут эффективно контролироваться. В работе представлено экспериментальное наблюдение переключения краевых топологических мод из запрещенной зоны между двумя близко расположенными димеризованными массивами Су—Шриффера—Хигера, скорость которого зависит от интенсивности излучения и которое может быть полностью подавлено в сильно нелинейном режиме. В массивах из тримеров волноводов, в спектре которых в топологическом режиме одновременно открываются две топологические запрещенные зоны с краевыми состояниями с разной симметрией, наблюдались два сосуществующих типа топологических солитонов, демонстрирующих разную степень устойчивости. Также обсуждается экспериментальное наблюдение π-солитонов — нелинейных топологических состояний Флоке, периодически воспроизводящих свой профиль в одно- и двумерных модулированных в направлении распространения излучения массивах Су—Шриффера—Хигера.

Ключевые слова: массивы Су—Шриффера—Хигера, топологические солитоны, переключение, топологическая фотоник
PACS: 42.65.Tg, 05.45.Yv, 42.65.Re (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2024.08.039740
Цитата: Карташов Я В, Иванов С К, Жанг Й Ч, Журавицкий С А, Скрябин Н Н, Дьяконов И В, Калинкин А А, Кулик С П, Компанец В О, Чекалин С В, Задков В Н "Эксперименты с нелинейными топологическими состояниями в статических и динамически модулированных массивах Су—Шриффера—Хигера" УФН, принята к публикации

Поступила: 7 марта 2024, доработана: 28 июня 2024, 28 августа 2024

English citation: Kartashov Ya V, Ivanov S K, Zhang Y Q, Zhuravitskii S A, Skryabin N N, Dyakonov I V, Kalinkin A A, Kulik S P, Kompanets V O, Chekalin S V, Zadkov V N “Experiments with nonlinear topological edge states in static and dynamically modulated Su—Schrieffer—Heeger waveguide array” Phys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2024.08.039740

Список литературы (138) ↓ Похожие статьи (1)

  1. Волков Б А, Панкратов О А Письма в ЖЭТФ 42 145 (1985); Volkov B A, Pankratov O A JETP Lett. 42 178 (1985)
  2. Панкратов О А УФН 188 (11) 1226 (2018); Pankratov O A Phys. Usp. 61 1116 (2018)
  3. Веденеев С И УФН 187 (4) 411 (2017); Vedeneev S I Phys. Usp. 60 385 (2017)
  4. Тарасенко С А УФН 188 (10) 1129 (2018); Tarasenko S A Phys. Usp. 61 1026 (2018)
  5. Hasan M Z, Kane C L Rev. Mod. Phys. 82 3045 (2010)
  6. Qi X-L, Zhang S-C Rev. Mod. Phys. 83 1057 (2011)
  7. S<$>ddot {rm u}<$>sstrunk R, Huber S D Science 349 47 (2015)
  8. Huber S D Nat. Phys. 12 621 (2016)
  9. Peng Y G Nat. Commun. 7 13368 (2016)
  10. He C Nat. Phys. 12 1124 (2016)
  11. Lu J-Y Nat. Phys. 13 369 (2017)
  12. Jotzu G Nature 515 237 (2014)
  13. Goldman N PNAS 110 (17) 6736 (2013)
  14. Leder M Nat. Commun. 7 13112 (2016)
  15. Zhang W Phys. Rev. Lett. 123 254103 (2019)
  16. Zhai H New J. Phys. 18 080201 (2016)
  17. Nalitov A V, Solnyshkov D D, Malpuech G Phys. Rev. Lett. 114 116401 (2015)
  18. Bardyn C-E Phys. Rev. B
  19. Karzig T Phys. Rev. X 5 031001 (2015)
  20. Kartashov Y V, SkryabD V Optica 3 1228 (2016)
  21. Bleu O, Solnyshkov D D, Malpuech G Phys. Rev. B 93 085438 (2016)
  22. St-Jean P Nat. Photon. 11 651 (2017)
  23. Klembt S Nature 562 552 (2018)
  24. Su R Science Advances 7 8049 (2021)
  25. Wang Z Nature 461 772 (2009)
  26. Hafezi M Nat. Phys. 7 907 (2011)
  27. Khanikaev A B Nat. Materials 12 233 (2013)
  28. Rechtsman M C Nature 496 196 (2013)
  29. Maczewsky L J Nat. Commun. 8 13756 (2017)
  30. Mukherjee S Nat. Commun. 8 13918 (2017)
  31. Klimov V V Phys. Rev. B 98 075433 (2018)
  32. Lu L, Joannopoulos J D, Solja<$>check {rm c}<$>i<$>acute {rm c}<$> M Nat. Photon. 8 821 (2014)
  33. Ozawa T Rev. Mod. Phys. 91 015006 (2019)
  34. Kim M, Jacob Z, Rho J Light 9 130 (2020)
  35. Xie B-Y Nat. Rev. Phys. 3 520 (2021)
  36. Lindner N H, Refael G, Galitski V Nat. Phys. 7 (1) 490 (2011)
  37. Rudner M S Phys. Rev. X 3 031005 (2013)
  38. Rudner M S, Lindner N H Nat. Rev. Phys. 2 (5) 229 (2020)
  39. Noh J Phys. Rev. Lett. 120 063902 (2018)
  40. Dong J W Nat. Mater. 16 298 (2017)
  41. Wu X Nat. Commun. 8 1304 (2017)
  42. Gao F Nat. Phys. 14 140 (2017)
  43. He X T Nat. Commun. 10 872 (2019)
  44. Peterson C W Nature 555 346 (2018)
  45. Noh J et al Nat. Photon. 12 408 (2018)
  46. Mittal S Nat. Photon. 13 692 (2019)
  47. El Hassan A Nat. Photon. 13 697 (2019)
  48. Smirnova D Appl. Phys. Rev. 7 021306 (2020)
  49. Rachel S Rep. Prog. Phys. 81 116501 (2018)
  50. Szameit A, Rechtsman M C Nat. Phys. 20 905 (2024)
  51. Dobrykh D Phys. Rev. Lett. 121 163901 (2018)
  52. Lan Z H, You J W, Panoiu N C Phys. Rev. B 101 155422 (2020)
  53. Ivanov S K Las. & Photon. Rev. 16 2100398 (2021)
  54. Kruk S Nano Lett. 21 (11) 4592 (2021)
  55. Hadad Y Nat. Electron. 1 178 (2018)
  56. Hadad Y, Khanikaev A B, Al<$>acute {rm u}<$> A Phys. Rev. B 93 155112 (2016)
  57. Maczewsky L J Science 370 701 (2020)
  58. Zangeneh-Nejad F, Fleury R Phys. Rev. Lett. 123 053902 (2019)
  59. Banerjee R, Mandal S, Liew T C H Phys. Rev. Lett. 124 063901 (2020)
  60. Leykam D, Chong Y D Phys. Rev. Lett. 117 143901 (2016)
  61. Lumer Y Phys. Rev. A
  62. Lumer Y Phys. Rev. Lett. 111 243905 (2013)
  63. Mukherjee S, Rechtsman M C Science 368 (6493) 856 (2020)
  64. Ablowitz M J, Curtis C W, Ma Y-P Phys. Rev. A 90 023813 (2014)
  65. Ablowitz M J, Cole J T Phys. Rev. A 96 043868 (2017)
  66. Ablowitz M J, Cole J T Phys. Rev. A 99 033821 (2019)
  67. Zhang Z Nat. Commun. 11 1902 (2020)
  68. Ivanov S K ACS Photonics 7 735 (2020)
  69. Ivanov S K Opt. Lett. 45 1459 (2020)
  70. Ivanov S K Phys. Rev. A 103 053507 (2021)
  71. Mukherjee S, Rechtsman M C Phys. Rev. X 11 041057 (2021)
  72. Mukherjee S, Rechtsman M C Optica 10 (10) 1310 (2023)
  73. Zhong H Adv. Photon. 3 (5) 056001 (2021)
  74. Smirnova D A Phys. Rev. Res. 3 043027 (2021)
  75. Ren B Nanophotonics 10 (13) 3559 (2021)
  76. Kirsch M S Nat. Phys. 17 995 (2021)
  77. Hu Z C Light 10 164 (2021)
  78. Ren B Light 12 194 (2023)
  79. Huang C Nanophotonics 1 3 (2024)
  80. Воловик Г Е Письма в ЖЭТФ 53 (4) 208 (1991); Volovik G E JETP Lett. 53 (4) 222 (1991)
  81. Gurarie V Phys. Rev. B 83 085426 (2011)
  82. Manmana S R Phys. Rev. B 86 205119 (2012)
  83. Su W P, Schrieffer J R, Heeger A Phys. Rev. Lett. 42 1698 (1979)
  84. Solnyshkov D D Phys. Rev. Lett. 118 023901 (2017)
  85. Gorlach M A, Slobozhanyuk A P Nanosystems 8 (6) 695 (2017)
  86. Chaunsali R Phys. Rev. B 103 024106 (2021)
  87. ZykA Y, SkryabD V, Kartashov Y V Opt. Lett. 46 2123 (2021)
  88. Bongiovanni D Phys. Rev. Lett. 127 184101 (2021)
  89. Hang C Phys. Rev. A 040202 (2021)
  90. Malkova N Opt. Lett. 34 1633 (2009)
  91. Xia S Q Light 9 147 (2020)
  92. Guo M Opt. Lett. 45 6466 (2020)
  93. Bisianov A Phys. Rev. A 100 063830 (2019)
  94. Pieczarka M Optica 8 1084 (2021)
  95. Pernet N Nat. Phys. 18 678 (2022)
  96. JL Phys. Rev. A 96 032103 (2017)
  97. Midya B, Feng L Phys. Rev. A 98 043838 (2018)
  98. Martinez Alvarez V M, Coutinho-Filho M D Phys. Rev. A 99 013833 (2019)
  99. Wang Y Phys. Rev. B 103 014110 (2021)
  100. Zhang Y Opt. Express 29 42827 (2021)
  101. Kartashov Y V Phys. Rev. Lett. 128 093901 (2022)
  102. Kartashov Y V, Konotop V V Chaos, Solitons & Fractals 179 114461 (2024)
  103. Ma J W, Xi X, Sun X K Las. & Photon. Rev. 13 1900087 (2019)
  104. Merlo J M J. Opt. 23 065001 (2021)
  105. Chen Q L ACS Photonics 8 1400 (2021)
  106. Kraus Y E Phys. Rev. Lett. 109 106402 (2012)
  107. Zilberberg O Nature 553 59 (2018)
  108. Krueckl V, Richter K Phys. Rev. Lett. 85 115433 (2012)
  109. Li C Phys. Rev. A 99 053814 (2019)
  110. Zhang Y Q Las. & Photon. Rev. 12 1700348 (2018)
  111. Zhong H Opt. Lett. 44 3342 (2019)
  112. Ma X Opt. Lett. 45 5311 (2020)
  113. Kartashov Y V, SkryabD V Phys. Rev. Lett. 119 253904 (2017)
  114. Bazhan N, Malomed B A, Yakimenko A Opt. Lett. 46 6067 (2021)
  115. Efremidis N K Phys. Rev. A 104 053531 (2021)
  116. Song W Las. & Photon. Rev. 14 1900193 (2020)
  117. Arkhipova A A Nanophotonics 11 3653 (2022)
  118. Garanovich I L Phys. Rep. 518 1 (2012)
  119. Kitagawa T Phys. Rev. B 82 235114 (2010)
  120. Rudner M S Phys. Rev. X 3 031005 (2013)
  121. Rudner M S, Lindner N H Nat. Rev. Phys. 2 229 (2020)
  122. Asboth J K, Tarasinski B, Delplace P Phys. Rev. B 90 125143 (2014)
  123. Dal Lago V, Atala M, Foa Torres L E F Phys. Rev. A 92 023624 (2015)
  124. Fruchart M Phys. Rev. B 93 115429 (2016)
  125. Zhang Y Q ACS Photon. 4 2250 (2017)
  126. Petracek J, Kuzmiak V Phys. Rev. A 101 033805 (2020)
  127. Mandal S, Kar S Phys. Rev. B 109 195124 (2024)
  128. Cheng Q Phys. Rev. Lett. 122 173901 (2019)
  129. Wu S Phys. Rev. Res. 3 023211 (2021)
  130. Song W Las. & Photon. Rev. 15 2000584 (2021)
  131. Sidorenko A Phys. Rev. Res. 4 033184 (2022)
  132. Cheng Z Phys. Rev. Lett. 129 254301 (2022)
  133. Zhu W Nat. Commun. 13 11 (2022)
  134. Zhong H Phys. Rev. A 021502 (2023)
  135. Ivanov S K, Kartashov Y V Chaos, Solitons and Fractals 174 113866 (2023)
  136. Arkhipova A A Sci. Bull. 68 2017 (2023)
  137. Jensen S IEEE J. Quantum Electron. 18 1580 (1982)
  138. Nguyen V H Opt. Lett. 45 5221 (2020)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение