近日，溫州大學(xué)數(shù)理學(xué)院顏利芬老師在渦旋光孤子領(lǐng)域取得了新進(jìn)展，相關(guān)研究成果“Stable fractional vortex solitons in a ring potential”已在國(guó)際著名期刊《Chaos, Solitions & Fractals》（混沌、孤立子與分形）上發(fā)表。顏利芬老師是第一作者和通訊作者，該期刊為數(shù)學(xué)類(lèi)國(guó)際學(xué)術(shù)期刊，中科院SCI大類(lèi)一區(qū)。

光孤子是非線(xiàn)性效應(yīng)與衍射（或色散）效應(yīng)相平衡時(shí)形成的一種穩(wěn)定的局域波包。由于渦旋孤子中心光強(qiáng)為零，相位變化通常是2π的整數(shù)倍，攜帶軌道角動(dòng)量且存在螺旋相位，導(dǎo)致其在角向變得不穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的整數(shù)階光學(xué)渦旋相比，分?jǐn)?shù)渦旋光束的光強(qiáng)分布存在一個(gè)徑向的暗開(kāi)口（或低強(qiáng)度缺口），更容易出現(xiàn)角向調(diào)制不穩(wěn)定，從而引起光束分裂。分?jǐn)?shù)渦旋的相位變化不是2π的整數(shù)倍，這導(dǎo)致了其獨(dú)特的相位分布。分?jǐn)?shù)渦旋光束因其獨(dú)特的相位分布和軌道角動(dòng)量特性，在光學(xué)實(shí)驗(yàn)、信息傳輸和光通信等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。

本項(xiàng)工作基于非線(xiàn)性薛定諤方程，發(fā)現(xiàn)環(huán)形勢(shì)場(chǎng)引起的折射率調(diào)制能有效抑制孤子分裂，首次研究得到穩(wěn)定傳輸?shù)姆謹(jǐn)?shù)階渦旋孤子。此外，由環(huán)形勢(shì)場(chǎng)引起光強(qiáng)束縛和相位不連續(xù)導(dǎo)致光強(qiáng)缺口的相互作用下，產(chǎn)生兩種不同相位分布的分?jǐn)?shù)渦旋孤子。兩種分?jǐn)?shù)渦旋孤子在背景光的調(diào)制下，可以產(chǎn)生順時(shí)針或反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這一新奇現(xiàn)象在光學(xué)操控和光通信中有潛在的應(yīng)用。

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.chaos.2024.115858