超环面光脉冲：自由空间中传播的电磁斯格明子
光学
2021-10-27 v2
摘要
电磁场的拓扑结构可带来非平凡的光-物质相互作用，以及用于信息和能量传输的额外自由度。此类电磁激发的一个特征例子是时空不可分的单周期脉冲，即Hellwarth和Nouchi于1996年预测的环面拓扑的麦克斯韦方程精确解，且最近已在实验中观测到。本文引入了一类具有更高复杂度的环面拓扑电磁激发新族，其中Hellwarth-Nouchi脉冲仅为最简单的成员。该新族的电磁激发可由单个实数参数化，并展现出不同阶数的斯格明子结构。它们在电磁场和坡印廷矢量场中具有多重奇点，并伴随分形状的能量回流分布。这一具有显著拓扑的广义环面电磁激发族在瞬态光-物质相互作用、超快光学、光谱学以及环面电动力学中具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2103.08431,
title = {Supertoroidal light pulses: Propagating electromagnetic skyrmions in free space},
author = {Yijie Shen and Yaonan Hou and Nikitas Papasimakis and Nikolay I. Zheludev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.08431},
year = {2021}
}