近日，西安电子科技大学物理学院教师李春艳与俄罗斯科学院光谱学研究所教授YaroslavV.Kartashov合作，在非线性光学领域取得重要理论研究突破。研究成果于近日发表在物理学领域顶级期刊《物理评论快报》上。李春艳老师为该论文的第一作者和唯一通讯作者，西安电子科技大学物理学院为第一署名单位和第一通讯单位。
该研究创新性地提出了一种仅采用自散焦非线性介质和局域增益的耗散方程，实现了稳定的高拓扑荷涡旋光孤子，建立了研究光学孤子的全新物理模型。该模型打破了24年来关于耗散孤子研究的传统认知，为在各类耗散系统中实现稳定的高拓扑荷涡旋孤子开辟了新的研究方向。该项研究打破了人们对耗散光孤子研究的传统认知，创新性地提出了一种仅采用三次自散焦非线性和线性局域增益的简化模型，在极低的功率水平下获得了稳定的高拓扑荷涡旋孤子。研究人员还发现，此类涡旋孤子起源于增益-诱导线性模，这也是增益-诱导这一概念提出近20年来，首次发现其可以支持携带拓扑荷的线性模。
相关研究成果为在诸如极化激元微腔、非线性结构微腔、激光系统等各类耗散物理系统中实现稳定的高拓扑荷涡旋孤子提供了理论和实验上的指导。在实际应用中，涡旋态可以作为以拓扑荷的大小或正负为编码的信息载体进行通信、实现数字螺旋成像、粒子操纵和高分辨率成像、紧凑的涡旋激光器等，稳定的高拓扑荷涡旋光孤子以及拓扑荷数不同的涡旋态之间的转换将极大促进上述应用的发展。
拓扑荷为1的不稳定涡旋孤子在传输过程中演变为拓扑荷为3的稳定涡旋孤子
拓扑荷为4的不稳定涡旋孤子在传输过程中演变为拓扑荷为2的稳定涡旋孤子
