Аспирант кафедры нанооптики и спектроскопии Халиль Сабур выполнил цикл теоретических работ по топологической фотонике
МФТИ — Московский физико-технический институт ·
Развитие новых подходов к управлению светом с помощью геометрии и топологии фотонных материалов является одним из центральных направлений современной фотоники. Практический интерес таких исследований состоит в возможности создания более устойчивых оптических систем для связи, сенсорики, а также для оптических методов обработки информации и создания нелинейных фотонных устройств. Халиль Сабур. Фото из личного архива Халиль Сабур, аспирант кафедры нанооптики и спектроскопии ЛФИ МФТИ и младший научный сотрудник Института спектроскопии РАН, выполнил цикл работ, посвященных топологической фотонике и нелинейной локализации света. Работы проводились под научным руководством доктора физико-математических наук, профессора РАН, главного научного сотрудника Института спектроскопии РАН Ярослава Вячеславовича Карташова. Совместно с коллегами из Института спектроскопии РАН, МФТИ, МГУ им. М. В. Ломоносова, Сколтеха и зарубежными соавторами проведены исследования того, как специально спроектированные фотонные структуры могут захватывать, направлять и изменять форму световых пучков. Топологическая фотоника переносит идеи из физики топологических изоляторов в оптические системы. В таких структурах свет может распространяться в специальных состояниях, менее чувствительных к дефектам и беспорядку. При наличии оптической нелинейности эти состояния могут образовывать топологические солитоны – самоподдерживающиеся световые пучки, способные сохранять свою форму при распространении. В своих работах Халиль Сабур изучил несколько платформ для реализации таких нелинейных топологических состояний. В связанных волноводных массивах Су – Шриффера – Хигера он показал, что связь между несколькими простыми топологическими структурами может приводить к появлению нескольких краевых состояний с разной внутренней симметрией. В нелинейном режиме эти состояния превращаются в мультипольные топологические солитоны. Еще одно важное направление связано с фотонными решетками, содержащими кристаллографические дефекты, такие как дисклинации и дислокации. Обычно дефекты считаются нежелательными, поскольку они нарушают распространение волн. Однако в топологической фотонике такие дефекты могут стать инструментом захвата и управления светом. В совместных экспериментальных работах исследователи наблюдали топологические вихревые солитоны на дисклинациях и продемонстрировали захват света на топологических дислокациях. Эти результаты показывают, как топология, нелинейность и геометрия решетки могут быть объединены для создания локализованных оптических состояний с необычной формой и устойчивыми свойствами. Цикл работ также развивает эти идеи применительно к поляритонным системам, флоке-фотонным структурам и фрактальным топологическим изоляторам. Такие платформы дают дополнительные возможности для управления локализованными топологическими состояниями с помощью оптической накачки, периодической модуляции, нелинейных взаимодействий и самоподобной геометрии. В наших работах мы показываем, что геометрию фотонной структуры можно использовать как дополнительный инструмент управления светом. Вводя топологические дефекты, связывая несколько решеток или используя апериодические и фрактальные геометрии, можно создавать локализованные оптические состояния с необычной формой и устойчивыми свойствами. При добавлении нелинейности такие состояния могут превращаться в солитоны, что открывает возможности для активного управления светом в фотонных системах» рассказал Халиль Сабур.Полученные результаты вносят вклад в развитие нелинейной топологической фотоники. В будущем такие подходы могут быть полезны для создания перестраиваемых фотонных схем, устойчивых оптических каналов, компактных источников структурированного света и новых платформ для оптической обработки информации. Работы Халиля Сабура опубликованы в ведущих международных журналах: Advanced Photonics, Chaos, Solitons and Fractals (1 и 2), Optics Letters (1 и 2), Laser & Photonics Reviews.
Развитие новых подходов к управлению светом с помощью геометрии и топологии фотонных материалов является одним из центральных направлений современной фотоники. Практический интерес таких исследований состоит в возможности создания более устойчивых оптических систем для связи, сенсорики, а также для оптических методов обработки информации и создания нелинейных фотонных устройств. Халиль Сабур. Фото из личного архива Халиль Сабур, аспирант кафедры нанооптики и спектроскопии ЛФИ МФТИ и младший научный сотрудник Института спектроскопии РАН, выполнил цикл работ, посвященных топологической фотонике и нелинейной локализации света. Работы проводились под научным руководством доктора физико-математических наук, профессора РАН, главного научного сотрудника Института спектроскопии РАН Ярослава Вячеславовича Карташова. Совместно с коллегами из Института спектроскопии РАН, МФТИ, МГУ им. М. В. Ломоносова, Сколтеха и зарубежными соавторами проведены исследования того, как специально спроектированные фотонные структуры могут захватывать, направлять и изменять форму световых пучков. Топологическая фотоника переносит идеи из физики топологических изоляторов в оптические системы. В таких структурах свет может распространяться в специальных состояниях, менее чувствительных к дефектам и беспорядку. При наличии оптической нелинейности эти состояния могут образовывать топологические солитоны – самоподдерживающиеся световые пучки, способные сохранять свою форму при распространении. В своих работах Халиль Сабур изучил несколько платформ для реализации таких нелинейных топологических состояний. В связанных волноводных массивах Су – Шриффера – Хигера он показал, что связь между несколькими простыми топологическими структурами может приводить к появлению нескольких краевых состояний с разной внутренней симметрией. В нелинейном режиме эти состояния превращаются в мультипольные топологические солитоны. Еще одно важное направление связано с фотонными решетками, содержащими кристаллографические дефекты, такие как дисклинации и дислокации. Обычно дефекты считаются нежелательными, поскольку они нарушают распространение волн. Однако в топологической фотонике такие дефекты могут стать инструментом захвата и управления светом. В совместных экспериментальных работах исследователи наблюдали топологические вихревые солитоны на дисклинациях и продемонстрировали захват света на топологических дислокациях. Эти результаты показывают, как топология, нелинейность и геометрия решетки могут быть объединены для создания локализованных оптических состояний с необычной формой и устойчивыми свойствами. Цикл работ также развивает эти идеи применительно к поляритонным системам, флоке-фотонным структурам и фрактальным топологическим изоляторам. Такие платформы дают дополнительные возможности для управления локализованными топологическими состояниями с помощью оптической накачки, периодической модуляции, нелинейных взаимодействий и самоподобной геометрии. В наших работах мы показываем, что геометрию фотонной структуры можно использовать как дополнительный инструмент управления светом. Вводя топологические дефекты, связывая несколько решеток или используя апериодические и фрактальные геометрии, можно создавать локализованные оптические состояния с необычной формой и устойчивыми свойствами. При добавлении нелинейности такие состояния могут превращаться в солитоны, что открывает возможности для активного управления светом в фотонных системах» рассказал Халиль Сабур.Полученные результаты вносят вклад в развитие нелинейной топологической фотоники. В будущем такие подходы могут быть полезны для создания перестраиваемых фотонных схем, устойчивых оптических каналов, компактных источников структурированного света и новых платформ для оптической обработки информации. Работы Халиля Сабура опубликованы в ведущих международных журналах: Advanced Photonics, Chaos, Solitons and Fractals (1 и 2), Optics Letters (1 и 2), Laser & Photonics Reviews.