线偏振极化子流体中受外部控制的 Lotka-Volterra 动力学

横向图案的自发形成在各类非线性动力系统中普遍存在。一个特别令人感兴趣的方面是此类图案的主动控制。在非线性光学系统中，这可用于具有晶体管般性能的全光开关，例如在平面量子阱半导体微腔中用极化子实现。这里我们关注一种特定构型，其利用了相互作用的光驱动极化子系统中复杂的偏振依赖性。除了对耦合光场-激子动力学进行详细数值模拟外，本文侧重于推导一个简化的种群竞争模型，从非线性动力系统的视角深入揭示底层机制。我们表明，这样的模型采取包含两个竞争种群的广义 Lotka-Volterra 系统形式，并显式包含可实现外部控制的源项。我们全面分析了在空间各向异性和外部控制强度所张开的参数空间中定态的存在性与稳定性。我们还构建了非平凡区域中的相边界并刻画了出现的分岔。该种群竞争模型再现了相当复杂的半导体系统全数值模拟中观察到的所有开关关键特征，同时足够简单以实现对系统动力学的完全解析理解。