Σε αυτό το άρθρο, ο Εμμανουήλ Κοκκινάκης (υποψήφιος διδάκτορας), ο Ιωάννης Κόμης (μεταδιδακτορικός ερευνητής) και ο καθηγητής Κωνσταντίνος Μακρής, μελετούν τη δυναμική κυμάτων σε διδιάστατα μη-Ερμιτιανά φωτονικά πλέγματα με μη γραμμικότητα. Η εργασία τους, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Communications Physics, διερευνά πώς η μη γραμμικότητα και η μη-Ερμιτιανότητα συνδιαμορφώνουν τον εντοπισμό και τη μεταφορά του φωτός σε συστήματα υψηλότερων διαστάσεων.
Τα μη-Ερμιτιανά φωτονικά πλέγματα, που χαρακτηρίζονται από ασύμμετρες συζεύξεις, εμφανίζουν το λεγόμενο μη-Ερμιτιανό skin effect, κατά το οποίο το φως συσσωρεύεται σε συγκεκριμένες πλευρές ή γωνίες του συστήματος. Αν και το φαινόμενο αυτό είναι εκτενώς μελετημένο σε γραμμικά συστήματα, η αλληλεπίδρασή του με την οπτική μη γραμμικότητα, μια εγγενή ιδιότητα των φωτονικών πλατφορμών, παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητη, ιδιαίτερα σε πλέγματα δύο διαστάσεων.
Σε αυτή την εργασία, οι συγγραφείς δείχνουν ότι η Kerr μη γραμμικότητα εισάγει έναν ανταγωνιστικό μηχανισμό ως προς το skin effect. Για εντοπισμένα κυματοπακέτα, επαρκώς υψηλές αρχικές εντάσεις μπορούν να προκαλέσουν αυτοπαγίδευση, εμποδίζοντας το φως να μετακινηθεί προς τις προτιμητέες γωνίες του πλέγματος. Μάλιστα, το κατώφλι για αυτή τη μετάβαση δεν είναι καθολικό: εξαρτάται έντονα από τη θέση της διέγερσης μέσα στο πλέγμα και από τον βαθμό ασυμμετρίας των συζεύξεων. Κοντά σε γωνίες όπου οι γραμμικές ιδιοκαταστάσεις είναι εντοπισμένες, η αυτοπαγίδευση επιτυγχάνεται για σχετικά χαμηλές εντάσεις, ενώ στο εσωτερικό του πλέγματος απαιτούνται σημαντικά υψηλότερα πλάτη ή μπορεί ακόμη και να καταστεί αδύνατη.
Εικόνα: a) Σχηματική αναπαράσταση του πλέγματος b) Κατώφλι πλάτους για αυτοπαγίδευση μονοκαναλικής διέγερσης (χρωματική απεικόνιση) για κάθε θέση του πλέγματος για μικρή τιμή ασυμμετρίας σύζευξης h=0.2 c) Ομοίως, για μεγαλύτερη τιμή ασυμμετρίας σύζευξης h=0.4.
Τέλος, οι συγγραφείς εντοπίζουν και χαρακτηρίζουν δισδιάστατα skin σολιτόνια-μη γραμμικές εντοπισμένες καταστάσεις που κληρονομούν τη χωρική ασυμμετρία του υποκείμενου πλέγματος. Αυτά τα σολιτόνια εμφανίζουν κατώφλια ισχύος και κατευθυντικές ιδιότητες εντοπισμού που μπορούν να ρυθμιστούν μέσω του σχεδιασμού του πλέγματος. Τα αποτελέσματα αυτά ανοίγουν νέες δυνατότητες για τον έλεγχο του φωτός σε σύνθετα φωτονικά συστήματα και θέτουν τις βάσεις για μελλοντικές μελέτες σχετικά με τη διάδοση, τον εντοπισμό και τα μη γραμμικά κυματικά φαινόμενα σε μη-Ερμιτιανές πλατφόρμες υψηλότερων διαστάσεων.
Ερευνητικό άρθρο: E.T. Kokkinakis, I. Komis, & K.G. Makris. Self-trapping and skin solitons in two-dimensional non-Hermitian lattices. Commun Phys 9, 22 (2026). https://doi.org/10.1038/s42005-025-02418-1
