人們對自然界中物質(zhì)相和物態(tài)調(diào)控的研究是不斷深入的。近年來，拓?fù)浣^緣體的研究打破了人們對于傳統(tǒng)體-邊對應(yīng)原理的認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)了一種不同于傳統(tǒng)拓?fù)湎嗟男滦屯負(fù)浣^緣體-高階拓?fù)浣^緣體(HOTI)。此外，連續(xù)譜中的束縛態(tài)（BIC）也一直是研究者們關(guān)注的前沿課題。那么，很自然的問題是，高階拓?fù)鋺B(tài)和連續(xù)譜中的束縛態(tài)是否有關(guān)系？非線性與該類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相互作用又具有怎樣的動力學(xué)過程？這些問題的探索對基礎(chǔ)物理概念的理解和開發(fā)新穎光子學(xué)器件都有重要意義。

　　南開大學(xué)物理學(xué)院/泰達(dá)應(yīng)用物理研究院陳志剛、許京軍教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組與克羅地亞薩格勒布大學(xué)、加拿大國立科學(xué)研究院的課題組合作研究，首次從實(shí)驗(yàn)和理論上研究了一種具有特殊對稱性的拓?fù)渚Ц?，展示了HOTI與BIC的有機(jī)結(jié)合以及非線性對屬于非帶隙束縛態(tài)的高階拓?fù)鋺B(tài)的有效調(diào)控。發(fā)現(xiàn)了弱非線性條件下高階拓?fù)浣菓B(tài)與拓?fù)溥吔鐟B(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化以及強(qiáng)非線性作用下拓?fù)浣菓B(tài)到空間孤子的演化。該工作不僅啟發(fā)了人們對高階拓?fù)湮锢碇蟹蔷€性效應(yīng)的認(rèn)識，也為利用高階拓?fù)鋺B(tài)實(shí)現(xiàn)新型拓?fù)涔馇粠砬熬?。研究成果近期?Nonlinear control of photonic higher-order topological bound states in the continuum"為題在線發(fā)表在國際頂尖期刊Light: Science & Applications上。

非線性調(diào)控連續(xù)譜中的高階拓?fù)鋺B(tài)。a-b分別為強(qiáng)非線性和弱非線性調(diào)控下的示意圖；c-e分別為線性拓?fù)浣菓B(tài)模式、弱自聚焦和強(qiáng)自聚焦非線性條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　南開大學(xué)為第一完成單位，南開大學(xué)博士生胡志嬋、南開大學(xué)/加拿大國立科學(xué)研究院的博士后D.Bongiovanni為共同第一作者。南開大學(xué)講席教授陳志剛、南開大學(xué)特聘教授/克羅地亞薩格勒布大學(xué)教授H.Buljan為共同通訊作者。合作者還包括南開大學(xué)教授宋道紅和加拿大國立科學(xué)研究院教授R.Morandotti等。相關(guān)工作得到了國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目的資助。

　　據(jù)悉，該課題組近兩年在非線性拓?fù)涔庾訉W(xué)前沿領(lǐng)域的研究取得了一系列重要進(jìn)展，相關(guān)工作相繼發(fā)表在《Science》《Light:Science & Applications》《Physical Review Letters》等頂尖學(xué)術(shù)期刊上。