Topological gap solitons in equidistant lithium niobate waveguide arrays

Анотація

Рівновіддалені одновимірні масиви тонкоплівкових хвилеводів із ніобату літію можуть демонструвати нетривіальну топологію завдяки специфічній взаємодії між міжмодовими та внутрішньомодовими зв’язками двох сімейств спрямованих мод [A. V. Gorbach et al., Opt. Lett. 48, 1982 (2023)]. У цій роботі ми аналізуємо двоколірні просторові солітони, що виникають унаслідок нелінійної взаємодії між модами нетривіальної топології у фундаментальному гармонійному полі та модами тривіальної топології у полі другої гармоніки. Ми розглядаємо солітони, локалізовані у середині масиву (об’ємні солітони), та на краю масиву скінченного розміру (крайові солітони). Останні виникають унаслідок нелінійної взаємодії між топологічною крайовою модою у фундаментальній гармоніці та об’ємними модами у другій гармоніці. Ми виявили, що для кожного типу солітона, об’ємного чи крайового, загалом існують два сімейства розв’язків із різними внутрішніми структурами та діапазонами сталих поширення. Усі об’ємні солітони можуть бути збуджені лише при певному пороговому рівні потужності, що визначається силою зв’язку у полі другої гармоніки та фазовим узгодженням між фундаментальною та другою гармоніками. Порогова потужність для крайових солітонів, як правило, є значно нижчою і може бути зведена до нуля шляхом налаштування фазового узгодження.