线性耦合双模系统中的连续波、暗孤子和涡旋的自发对称性破缺

该研究团队介绍了一种描述光纤中两个光分量(分别代表左旋与右旋圆偏振光)共传播的模型,其中非线性相互排斥作用强度参数g=2,且分量间存在线性耦合。研究还考察了更广义的耦合Gross-Pitaevskii(GP)方程组,涵盖g≠2参数及分量间线性混合的情况,并分别构建了一维(1D)和二维(2D)形式的理论框架。创新性发现在于:当g>1时(无线性耦合条件下对应非线性相互作用分量的非混溶态),双模连续波(CW)态会呈现自发对称性破缺(SSB),这一现象通过精确的非对称CW解得到表征。在g=3条件下,研究人员发现了非对称CW背景支撑的稳定暗孤子(DSs)精确解;对于g≠3的情况,则通过数值模拟获得了相同背景下的稳定DSs解。此外,该工作界定了完全混溶(对称)CW背景能维持核心具有内禀SSB(分量间分离)的稳定DSs的参数域。在二维体系中,GP方程组可生成具有分量间位移和各项异性破缺的稳定涡旋态,其中既包括非对称CW背景强制产生的分量间位移涡旋,也包含对称背景支撑的、其双分量涡旋核心呈现内禀位移(分裂)特征的涡旋态。

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