自诱导抛物线表面态：非衍射Weber光束在非线性光子晶体中的新型调控机制

研究人员通过Weber光束在SBN61:Ce晶体中的非线性传播，首次实现了无需预置晶格的自诱导抛物线表面态。该研究利用光学诱导技术调控各向异性折射率，通过调节光束尺度、抛物线度等参数精确控制表面态特性，为光信息处理和非线性光学调控提供了新范式。

　　

在光学领域，非衍射光束因其独特的无衍射特性和自愈能力，一直是研究热点。其中Weber光束作为抛物线坐标系下的非衍射波，其产生的非周期性光子晶格在非线性光学中的应用尚未充分探索。与此同时，界面处产生的表面模式因其在全光开关和传感中的潜力备受关注，但传统方法需要预先制备晶格结构或进行截断处理。这些限制促使研究人员寻求更灵活的表面态生成方法。

贝尔格莱德物理研究所和跨学科研究所的Damir V. Miti?团队在《Optical Materials》发表的研究中，创新性地利用Weber光束在铈掺杂铌酸锶钡(SBN61:Ce)晶体中的非线性传播，首次实现了自诱导抛物线表面态。该研究通过单次实验即可产生两种表面态：跨越多条相邻抛物线的扩展态和沿边界抛物线局域化的边缘态，无需预先在材料中刻写永久晶格结构。

研究采用非线性薛定谔方程(i?_zA(r)+1/(2k_z)(Δ_⊥+G(I))A(r)=0)和光谱分步传播法进行数值模拟，实验上使用532nm激光通过LCoS空间光调制器生成Weber光束，在SBN61:Ce晶体(n_e=2.35, r₃₃=267 pm/V)中实现光折变非线性调控。

【自诱导抛物线表面态】章节显示，通过调节Weber光束的抛物线度、尺度和功率，可精确控制表面态的形成。低功率下光束保持非衍射特性，提高功率后出现跨抛物线的表面态和边缘局域态。数值模拟与实验结果高度吻合。

【振荡表面态】部分研究了高斯探针光束在Weber晶格中的线性传播，观察到边界处呈现周期性能量交换的振荡态。这种自然截断的抛物线晶格避免了传统方法需要的复杂制备过程。

Damir V. Miti?等研究者最终证实，该方法突破了传统表面态需要预制晶格的限制，通过单次非线性过程即可产生可控的抛物线表面态。该成果不仅为光学局域化和拓扑态研究提供了新平台，更在光通信和生物光子学等领域展现出应用潜力。研究获得塞尔维亚科学基金(7714356)等项目的支持。

这项工作的创新性在于：首次在非周期系统中实现自诱导表面态；建立了Weber光束参数与表面态特性的调控关系；发现了非线性传播和线性探测两种机制下的不同表面态行为。这些发现为开发新型光子器件和探索非线性光学效应开辟了新途径。