孤子非线性Thouless泵浦中的拓扑不变量

光学波导中量子化孤子传输的最新探索,已将非线性拓扑泵浦推向了研究前沿。该工作提出了一种适用于弱非线性与强非线性体系的统一拓扑不变量。在非线性能带充分分离的弱非线性区域,该不变量可简化为占据非线性能带的阿贝尔陈数,此时泵浦电荷呈现整数量子化特性。随着非线性增强,非线性能带开始相互缠绕,导致该不变量表现为非阿贝尔陈数除以相互作用能带数,从而可能产生泵浦电荷的分数量子化现象。这种统一的拓扑不变量研究方法,不仅深化了对孤子动力学机制的理解,更为未来非线性拓扑系统的设计提供了重要启示。

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