光ソリトンとトポロジカルソリトンの相互作用と共集合

ソリトンは、光学から流体力学、宇宙論、素粒子物理学、凝縮物質まで多くの分野で大きな関心を集めている。しかし、こうした全く異なるタイプのソリトンが、共存し互いに相互作用することはまれである。今回我々は、柔軟な複屈折媒質の分子配向場において、局在化したトポロジカルソリトン構造と光ソリトンが共存する系を開発している。我々は、光と物質の間の運動量の局所的移行と、今回の系で用いた液晶相の非局所的配向弾性を介した、光ソリトンとトポロジカルソリトンの光機械的相互作用を実験的に実証し理論的に説明する。我々は、光機械的な力へのさまざまな寄与に起因する微妙なバランスによって、トポロジカルソリトンの容易な動的制御と空間的局在化が可能になることを示す。今回の知見によって、独特なソリトン的トラクタービームと創発的な光–物質自己パターン化現象が明らかになっており、こうした現象が新しい種類の非線形フォトニック物質や非線形フォトニックデバイスの創出に役立つ可能性がある。