近日，光机电工程学院非线性光学应用团队张慧聪副教授课题组，在Elsevier出版集团旗下的非线性科学交叉研究领域高水平期刊《Chaos, Solitons & Fractals》（中科院大类一区，TOP期刊，影响因子:7.8）上相继发表了题为“Propagation dynamics of hybrid-order Poincaré beams in thermal nonlocal media”和“Stability and adaptive evolution of higher-order vector vortex solitons in thermally nonlinear media with tunable transverse size”的研究论文。两篇论文在研究内容上一脉相承，通讯作者均为张慧聪副教授，第一作者均为硕士研究生李俊杰，唯一完成单位和通讯单位均为浙江农林大学。
光学涡旋由于具有中空的螺旋相位、携带轨道角动量等一系列新颖特性引起了人们的广泛关注。涡旋光束在非线性介质中传播时，由于线性衍射和非线性自聚焦效应之间的平衡，形成空间涡旋孤子。然而，涡旋固有的角向不稳定性将导致其分裂，阻碍了涡旋孤子的应用，这一特性在极大拓扑荷数的涡旋中更为明显。该工作基于耦合非线性薛定谔方程，研究了热致非局域非线性介质中的混合阶庞加莱孤子和高阶矢量涡旋孤子的稳定性和传输特性。
该工作首先以非局域非线性材料中的混合阶庞加莱孤子和呼吸子为研究对象，理论研究庞加莱孤子和庞加莱呼吸子的振荡特性和偏振演化，以及庞加莱呼吸子的光控旋转等特性。研究结果实现了庞加莱光束在非线性介质中的无衍射传输，进一步开拓庞加莱光束在非线性材料中的通信传输。
其次探究了矢量涡旋孤子在阶数极大情况下的稳定性。发现稳定区间与拓扑荷数之间的单调递增关系，并且在数值上观测到了目前已知的所有非线性介质中拓扑荷数最大的稳定涡旋孤子。这一发现揭示了新的物理规律和机制，在基础研究方面具有重要的学术价值。最后探究了稳定的高阶矢量涡旋孤子在介质横向尺寸沿纵向变化下的自适应演化，发现孤子的平滑跃迁和可控传播，以及不同非局域势阱下呼吸子的振荡行为。该发现在全光交换、信号处理等领域具有巨大的学术价值和应用前景。
该研究得到国家自然科学基金（12261131495）、浙江省自然科学基金（LQ23F050003）、浙江农林大学人才启动项目（2021LFR014，2021FR0009）、等项目的资助。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960077923003454
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960077923010974
(文：张慧聪，审核：姚立健)
