Solitons são objetos estáveis ​​equilibrados por difração ou dispersão e não linearidade. Um desafio fundamental neste campo é a estabilização de solitons em coordenadas multidimensionais, uma vez que os solitons 2-D e 3-D no espaço livre são sempre instáveis ​​e sofrem, respectivamente, colapsos críticos decorrentes da não linearidade catastrófica de focalização automática.

A estabilização de estados localizados multidimensionais geralmente depende de meios periódicos lineares com não linearidade uniforme. Embora redes não lineares com variação suave de não linearidade possam suportar várias espécies de solitons. Contudo, existência e propriedade de estabilidade de sólidos em com não linearidades cúbico-quínticas e potencial periódico linear 2-D ainda não foram reveladas. Existe algum modelo ou método para evitar o colapso crítico de solitons de ordem superior?

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Dr. Zeng Jianhua do Instituto Xi'an de Óptica e Mecânica de Precisão (XIOPM) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) propõe um esquema viável para estabilizar modos 2-D localizados contra colapso crítico, considerando o ordem de difração fracionada para propagação de luz em sistemas físicos periódicos com não linearidades concorrentes de autofocalização e autodefocagem em termos não lineares cúbico-quânticos. O resultado foi publicado em Física das Comunicações .

Eles propõem teoricamente uma estrutura da equação de Schrödinger fracionária não linear 2-D (NLFSE), que pode suprimir o colapso crítico. Eles revelam que o modelo produz uma variedade de famílias de soliton estáveis, incluindo lacuna fundamental 2-D e solitons verticais, bem como clusters de solitons de lacuna (os solitons são sempre instáveis ​​no modelo quântico apenas).

Uma visão detalhada das propriedades dinâmicas dos solitons mostra ainda que os solitons são robustamente estáveis ​​no meio das lacunas de banda do espectro de Bloch linear subjacente, enquanto instável perto das bordas das lacunas da banda; e a estabilidade dos sólidos é moderadamente influenciada pela força não linear.

A descoberta notável oferece um novo caminho para investigar a existência e as propriedades dinâmicas dos modos localizados 2-D, gerenciando a ordem de difração e os intervalos de banda sintonizáveis ​​dos sistemas físicos periódicos.