近日，溫州大學數理學院顏利芬老師在渦旋光孤子領域取得了新進展，相關研究成果“Stable fractional vortex solitons in a ring potential”已在國際著名期刊《Chaos, Solitions & Fractals》（混沌、孤立子與分形）上發表。顏利芬老師是第一作者和通訊作者，該期刊為數學類國際學術期刊，中科院SCI大類一區。

光孤子是非線性效應與衍射（或色散）效應相平衡時形成的一種穩定的局域波包。由于渦旋孤子中心光強為零，相位變化通常是2π的整數倍，攜帶軌道角動量且存在螺旋相位，導致其在角向變得不穩定。與傳統的整數階光學渦旋相比，分數渦旋光束的光強分布存在一個徑向的暗開口（或低強度缺口），更容易出現角向調制不穩定，從而引起光束分裂。分數渦旋的相位變化不是2π的整數倍，這導致了其獨特的相位分布。分數渦旋光束因其獨特的相位分布和軌道角動量特性，在光學實驗、信息傳輸和光通信等領域展現出廣泛的應用潛力。

本項工作基于非線性薛定諤方程，發現環形勢場引起的折射率調制能有效抑制孤子分裂，首次研究得到穩定傳輸的分數階渦旋孤子。此外，由環形勢場引起光強束縛和相位不連續導致光強缺口的相互作用下，產生兩種不同相位分布的分數渦旋孤子。兩種分數渦旋孤子在背景光的調制下，可以產生順時針或反時針旋轉，這一新奇現象在光學操控和光通信中有潛在的應用。

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.chaos.2024.115858