蜂巢光晶格的格点按照石墨烯的晶体结构排布，具有与石墨烯类似的狄拉克锥能带结构，因此又被称为光子石墨烯，它可以拥有锯齿型、胡须型及摇椅型边界类型。故而光子石墨烯也具有边界态，并且激发了边界态的光只在光晶格边界格点之间耦合而不会向光晶格内部散射。边界态在操控经典波传输和研制新型光电器件方面具有重要的潜在应用价值。借助非线性效应对边界态进行调控，特别是实现拓扑边界态孤子，是目前该领域的研究重点之一。然而到目前为止，拓扑边界态孤子的研究只停留在理论层面，实验工作仍处于探索之中。
西安交通大学beat365电子科学与工程学院张彦鹏教授团队与俄罗斯科学院的Yaroslav V. Kartashov教授、美国阿肯色大学Min Xiao教授合作，基于原子相干调控获得了全光控制的拓扑平庸边界态，并通过增强克尔非线性效应成功获得拓扑平庸边界态孤子。研究人员首先通过原子相干效应和三光干涉技术在热原子介质中诱导出光子石墨烯，并利用细长条状的探测光在锯齿型的边界处激发了边界态。其次，通过对电磁诱导透明窗口中的三阶克尔非线性效应的有效操控，并引入拉曼增益来抵消边界态光波传播过程中的损耗，实现了边界态光波在传播过程中非线性和衍射的平衡，最终获得了稳定的边界态孤子。这一结果有效抑制了边界态光波在长距离传播过程中的衍射展宽，不仅为研制全光控制的边界态器件奠定物理和技术基础,而且为实现拓扑边界光孤子开辟了道路。
近日，上述研究成果发表在国际权威期刊Nature Communications上。张朝阳副教授为第一作者，张贻齐副教授和张彦鹏教授为共同通讯作者，西安交通大学为该论文的第一完成单位，该项工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。近五年来，该团队已在拓扑光子学及类量子效应研究领域取得了突出果，先后在Physical Review Letters发表3篇,Nature Communications发表1篇，美国光学学会旗舰期刊Optica发表2篇，Laser & Photonics Reviews发表5篇，ACS Photonics发表1篇。
论文连接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-15635-9
