自上世紀六十年代激光誕生不久，諾貝爾物理學獎獲得者Townes在其奠基性理論文章中指出“激光在二維自聚焦非線性介質(zhì)中難以實現(xiàn)穩(wěn)定傳播，會發(fā)生臨界塌縮”，此現(xiàn)象被稱為“Townes孤子”之后，克服激光傳播的臨界塌縮現(xiàn)象是物理以及其它領(lǐng)域科學家孜孜以求的目標。

當前非線性光學領(lǐng)域通常采用的方法是引入線性周期勢和競爭自聚焦三階—自散焦五階非線性，但是通過調(diào)節(jié)光場的衍射和三五階競爭非線性來克服塌縮現(xiàn)象仍然處于研究萌芽階段。

近日，中國科學院西安光機所曾健華團隊在《自然》子刊《通信物理學》上發(fā)表最新研究成果表明，他們在以往非線性調(diào)控研究的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合線性周期勢和競爭三五階非線性特性，從理論研究了激光在分數(shù)衍射介質(zhì)中的傳播特性，發(fā)現(xiàn)了三類局域于能帶中且能穩(wěn)定傳播的二維局域孤子解，包括基模、帶隙渦旋和類截斷非線性布洛赫波（孤子簇），從而克服了二維自聚焦介質(zhì)中的臨界塌縮現(xiàn)象。