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

Я.В. Карташов, С.К. Иванов, Й.Ч. Жанг, С.А. Журавицкий, Н.Н. Скрябин, И.В. Дьяконов, А.А. Калинкин, С.П. Кулик, В.О. Компанец, С.В. Чекалин, В.Н. Задков

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 запрещённой зоне, наследуя их топологическую защищённость. Пространственная локализация солитона и положение его постоянной распространения в запрещённой топологической зоне зависят в нелинейной среде от пиковой интенсивности и могут эффективно контролироваться. В работе представлено экспериментальное наблюдение переключения краевых топологических мод из запрещённой 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 запрещённые 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.