第一作者：Lukas J. Maczewsky
通訊作者：Alexander Szameit
通訊單位：德國羅斯托克大學
在二維和三維物理系統中探索拓撲絕緣體已經引起了科研界的廣泛重視。拓撲絕緣體的一個顯著特征是不受缺陷和晶格無序散射影響的魯棒邊緣傳輸。目前有研究工作是將拓撲和非線性結合起來，這可能使拓撲莫特絕緣體、相互作用產生的拓撲絕緣體(如近藤絕緣體和非阿貝爾拓撲絕緣體的產生成為可能，甚至可能驅動拓撲孤子的形成。
然而，迄今為止，對非線性拓撲絕緣體及其相應的魯棒邊緣傳輸的研究受到各種限制，這些限制使得科學家們只能進行純線性邊緣狀態動力學實驗。
有鑒于此，德國羅斯托克大學Alexander Szameit教授研究了非線性狀態下物質的拓撲特性，利用光子平臺，光學非線性可以引起光子晶格性質的拓撲變化。
圖1. 非線性拓撲。
作者從理論上和實驗上演示了非線性誘導產生光子拓撲絕緣體的過程，展示了非線性如何驅動一個初始的拓撲系統變為一個瞬態拓撲階段，探針光被限制在沿結構邊緣傳播。在低激發功率下，探測光均勻地泄漏到晶格的其余部分，一個光學上微不足道的相位。在閾值功率以上，光學非線性導致光子晶格的拓撲性質發生變化。
這些結果提供了一種動態控制光傳播的途徑。
圖2. Driving protocol.
圖3. 非線性引起拓撲動力學的實驗觀察
圖4. 非線性誘導的拓撲受保護的邊緣狀態的演變。
參考文獻
Lukas J. Maczewsky et al, Nonlinearity-induced photonic topological insulator, Science, 2020
DOI: 10.1126/science.abd2033
https://science.sciencemag.org/content/370/6517/701
