物理與光電工程學(xué)院研究生在物理學(xué)國際頂級期刊Physical Review Letters發(fā)表論文

發(fā)表時間：2023-04-22

近日，我校物理與光電工程學(xué)院20級光學(xué)工程研究生趙飛燕為第一作者，黎永耀教授為通訊作者，以我校為第一單位在物理學(xué)國際頂級期刊《Physical Review Letters 》(影響因子9.185，中科院1區(qū)) 上發(fā)表題為“Vortex Solitons in Quasi-Phase-Matched Photonic Crystals”的研究論文。這是黎永耀教授團(tuán)隊(duì)以佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院為第一單位在該期刊第二次發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

《Physical
Review Letters》隸屬于美國物理學(xué)會(OSA)，是全球最著名的物理學(xué)頂尖學(xué)術(shù)期刊之一。該期刊主要以發(fā)表原創(chuàng)性強(qiáng)且極為重要的物理成果著稱，被廣泛認(rèn)為是衡量一個研究團(tuán)隊(duì)或單位物理學(xué)科研究水平的重要指標(biāo)之一。

圖1 論文網(wǎng)頁截圖

圖2 (a)實(shí)驗(yàn)方案示意圖，(b)渦旋孤子的演化圖

二次非線性晶體一直以來都是光孤子研究和應(yīng)用的重要平臺。然而，在均勻的晶體結(jié)構(gòu)中，渦旋光孤子在低功率條件下一直無法實(shí)現(xiàn)在微納尺度下的長距離穩(wěn)定傳輸。因此，在二次非線性光學(xué)介質(zhì)中產(chǎn)生穩(wěn)定的渦旋自局域模式成為該領(lǐng)域研究的一個重要科學(xué)問題。2018年，南京大學(xué)和澳大利亞國立大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)，分別利用基于飛秒激光加工的準(zhǔn)相位匹配技術(shù)制備出具有三維結(jié)構(gòu)的二次非線性光子晶體[Nat. Photonics, 12,519(2018), Nat. Photonics, 12, 596 (2018)]。這一技術(shù)的科學(xué)價值和應(yīng)用價值受到了人們廣泛的關(guān)注。

黎永耀教授團(tuán)隊(duì)在該先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了一種棋盤格結(jié)構(gòu)的三維非線性光子晶體方案，用于研究渦旋光孤子的產(chǎn)生（如圖2所示）。他們的研究表明，這種三維非線性光子晶體對渦旋光孤子具有很好的魯棒性，不僅能夠支持兩種渦旋光孤子解，而且可以通過自然演化使攜帶軌道的拉蓋爾高斯光在短至0.5 cm的傳輸距離內(nèi)演化出相應(yīng)的孤子結(jié)構(gòu)。即使考慮晶體損耗，該光孤子的傳輸距離也可以達(dá)到20 cm以上。該論文研究的結(jié)果打破了純二階非線性效應(yīng)對穩(wěn)定渦旋光孤子的限制，為渦旋光孤子在上述體系的進(jìn)一步研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金會、廣東省普通高校重點(diǎn)科研項(xiàng)目、粵港澳智能光電子技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研究基金以及佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃的資助。同時，以色列特拉維夫大學(xué)著名的非線性物理專家Boris A. Malomed教授也是本文的主要參與人之一。他的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)對該研究的實(shí)現(xiàn)起到了重要作用。

（物理與光電工程學(xué)院）