近日，光机电工程学院非线性光学应用团队张慧聪副教授，在Elsevier出版集团旗下的非线性科学交叉研究领域的国际高水平期刊《Chaos, Solitons & Fractals》（中科院一区TOP期刊，影响因子: 5.6）相继发表两篇研究论文，题目分别为“Existence and stability of vector vortex solitons in nematic liquid crystals”和“Collisions between chirped vector vortex solitons in nonlocal nonlinear media”。两篇论文在研究内容上一脉相承，围绕非局域非线性介质中矢量涡旋孤子的存在机制、稳定特性及碰撞动力学展开系统研究，形成从静态结构分析到动态碰撞调控的递进式成果体系。张慧聪副教授为这两篇论文的（共同）第一作者和通讯作者，硕士研究生王志轩为第二篇论文的共同第一作者，浙江农林大学光机电工程学院为唯一通讯单位。
光学涡旋因其携带轨道角动量和螺旋相位结构，在非线性介质中的稳定传播问题长期受到关注。尤其是在强非局域响应介质中，如何实现高阶拓扑结构的稳定自陷态，是当前非线性光学研究的重要课题。针对这一问题，第一篇论文系统研究了向列相液晶这一典型强非局域介质中矢量涡旋孤子的存在性与稳定性机制。研究表明，向列相液晶的强非局域响应可显著抑制涡旋分量的角向调制不稳定性。矢量耦合通过基模分量形成有效势阱结构，拓宽了涡旋分量的稳定存在区间。稳定区间由功率比与拓扑荷匹配关系共同决定，在合理参数配置下可实现长期稳定传播的复合矢量涡旋孤子。该工作明确了矢量耦合增强稳定性的物理机制，并给出了完整的存在与稳定参数区间。
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此外，针对热致非局域介质中已建立的矢量涡旋孤子稳定传播模型，第二篇论文引入线性啁啾作为主动调控参数，系统研究铅玻璃中矢量涡旋孤子的碰撞动力学及角动量演化规律。结果表明，孤子碰撞过程中会发生角动量形态转化，即拓扑角动量向轨道角动量的转换。进一步，在矢量体系中系统研究了携带相同与相反拓扑荷的复合孤子相互作用规律。结果表明，携带相同拓扑荷的复合孤子在碰撞过程中保持中心对称强度分布并同步旋转；而携带相反拓扑荷的复合孤子则呈现镜像对称且不发生整体旋转。最后，通过不同功率比条件下的正交碰撞分析，揭示了矢量孤子碰撞中角动量转换与角动量交换的关键机制，明确了模态竞争在角动量演化中的主导作用。
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该研究得到国家自然科学基金(编号：12404350)、浙江省自然科学基金(编号：LQ23F050003)等项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.chaos.2026.117946
https://doi.org/10.1016/j.chaos.2026.118103
(文：张慧聪，审核：姚立健，终审：何利平)
