非线性向错态的观测

在周期材料中引入导致其结构中出现向错的可控形变，为构建在向错处承载拓扑态的高阶拓扑绝缘体开辟了新途径。这些拓扑态的出现与体-向错对应关系原理一致，并源于填充异常，该异常导致边界元胞出现分数电荷。迄今为止，拓扑向错态仅在线性 regime 中被观测到，而具有向错系统中非线性与拓扑之间的相互作用尚未经实验研究。我们在此报告利用飞秒激光写入技术在透明光学介质中刻写的具有五边形或七边形向错核的波导阵列中，对非线性光子向错态的实验观测。此类结构中非拓扑相与拓扑相之间的转变由 Kekulé 畸变系数 $r$ 控制，拓扑相同时在内部向错核处承载向错态，并在结构外边缘处承载与之空间分离的零能角态和扩展边缘态。我们表明，鲁棒的非线性向错态从其线性对应态分叉而出，且它们在带隙中的传播常数位置并因此它们的空间局域化可由其功率控制。非线性向错态可由高斯输入光束高效激发，但仅当它们聚焦于属于向错核的波导时方可，此类拓扑态即驻留于此。