Brug af modelåste lasere til at realisere og studere ikke-ermitisk topologisk fysik

Holdet viste, at pulsmønsteret produceret af disse lasere kan drage fordel af ikke-hermitiske og topologiske fænomener. I bund og grund skabte de en multi-puls, modelåst laser med langt hulrum og indførte en knude inde i den (dvs. koblede dens pulser på en topologisk måde).

"Fleksibiliteten i vores eksperimentelle tilgang gjorde os i stand til både at studere skæringspunktet mellem topologi og lasertilstandslåsning og at realisere ikke-hermitisk topologisk fysik, som ikke tidligere var blevet demonstreret i fotoniske systemer," sagde Marandi.

"For eksempel fandt vi ud af, at synergien mellem ikke-hermitisk topologi og vores systems ikke-lineære dynamik spontant producerede hudtilstande i vores tilstandslåste laser. Dette står i skærende kontrast til lineære ikke-hermitiske topologiske systemer, hvor hudtilstande skal sonderes med en ekstern kilde."

Dette nylige arbejde af Marandi og hans samarbejdspartnere demonstrerer løftet om tilstandslåste lasere til at studere topologisk fysik, som hidtil har været vanskelige at få adgang til eksperimentelt. Derudover kunne deres undersøgelse inspirere til brugen af ​​modelåste lasere til udvikling af nye sansnings-, computer- og kommunikationsteknologier.

Desuden brugte forskerne i deres eksperimenter den laser, de udviklede, til at bekræfte robustheden af ​​en matematisk model, der blev brugt til at studere adfærden af ​​tilfældigt bevægende partikler, kendt som Hatano-Nelson-modellen, mod uorden-induceret lokalisering. Selvom denne model er blevet bredt undersøgt før, var den endnu ikke blevet demonstreret på en tilstandslåst fotonisk platform.

"Specifikt for denne erkendelse undersøgte vi yderligere robustheden af ​​Hatano-Nelson-modellen mod forstyrrelsesinduceret lokalisering, og hvordan den kan muliggøre design af robuste frekvenskamkilder," sagde Marandi. "Typisk bliver denne form for robusthed over for noget efterfulgt af følsomhed over for noget andet."

I deres næste undersøgelser vil Marandi og hans kolleger forsøge at bruge deres tilgang til at undersøge brugen af ​​Hatano-Nelson-modellen som en sensor med øget følsomhed. Derudover håber de, at deres undersøgelse vil inspirere andre hold til at eksperimentere med brugen af ​​modelåste lasere til at studere topologiske fysiske fænomener.

"Vi mener også, at vores platform kan være et frugtbart grundlag for at udforske en stor mængde ikke-lineære topologiske og ikke-hermitiske fænomener, som ikke er let tilgængelige," tilføjede Marandi. "Et sådant eksempel, som vi er interesserede i, er samspillet mellem solitondannelse og topologisk adfærd."

Flere oplysninger: Christian R. Leefmans et al., Topological temporally mode-locked laser, Nature Physics (2024). DOI:10.1038/s41567-024-02420-4

Journaloplysninger: Naturfysik

© 2024 Science X Network