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物理:光学的に誘起した非線形フォトニック格子における2次元離散ソリトンの観察

Nature 422, 6928 doi: 10.1038/nature01452

非線形な周期格子は、生体分子、非線形光導波路、固体系、そしてボース‐アインシュタイン凝縮体など様々な系で生じる。これらの系を支配する力学過程は、隣接するポテンシャル井戸間のトンネリングと非線形性との兼ね合いによって決まる。この2つの効果の釣り合いから、自己局在状態、すなわち格子ソリトン、あるいは「離散ソリトン」が生じる。格子ソリトンを直接観察するのは今まで1次元系、すなわち非線形光導波路アレイに限られていた。しかし、高次元では、渦糸格子ソリトン、角運動量を運ぶブライト格子ソリトン、そして格子ソリトン間の3次元衝突など多数の基本的な特徴が生じると期待される。ここでは、2次元(2D)格子ソリトンの実験観察について報告する。光学感応性物質における2個以上の平面波の干渉を利用して、光学的に2Dフォトニック格子を誘起させ、ここにソリトンに形成する。我々の結果は、フォトニック格子及び結晶において様々な非線形局在現象を実現するための道を開くものである。さらに、この観察結果と直接的な関連を持つものとして、ボース‐アインシュタイン凝縮体中の格子ソリトンの提案があり、光学的に誘起した周期的ポテンシャル中で観察することができる。

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