通过非线性调控实现声子晶体的自诱导拓扑转变

一种拓扑的新设计范式近来涌现以操控声子流。其核心在于向具有奇异性质的拓扑非平庸态的拓扑转变。该框架迄今局限于线性晶格动力学。此处我们展示了非线性 regime 中的拓扑转变及其在涌现非线性解中的含义。我们采用非线性调控，使系统由质量块构成，质量块沿长度方向交替以两类非线性弹簧——“硬化”与“软化”型连接。我们解析与数值地表明，晶格仅通过改变激励振幅并引发非线性动力学即可发生拓扑转变。随之，我们观测到一类新的有限频率边缘模家族的出现，为线性声子系统所未见。我们也报道了拓扑转变点处扭结孤子的存在。这些对应于异宿轨道，在相图中形成分隔两个拓扑不同 regime 的闭曲线。这些发现表明非线性可用作改变声子晶体拓扑特性的策略性调节旋钮。它们也为从拓扑视角理解一类新的非线性解提供了崭新视角。