近日，温州大学数理学院颜利芬/张栋老师团队首次预测了在贝塞尔光晶格中稳定存在的“花瓣状”分数阶涡旋孤子，为光场调控与应用带来了新方法。该成果以《Petal-like vortex solitons with fractional angular momentum in Bessel optical lattices》为题发表在中科院一区期刊《Chaos, Solitons & Fractals》（混沌、孤立子与分形）上。颜利芬老师是第一作者，颜利芬老师和张栋老师为共同通讯作者。

传统光学涡旋的拓扑荷通常为整数，其光强呈均匀环状。而分数涡旋虽具有独特的开口光环和连续可调的角动量，但难以稳定传输，限制了其应用。该团队创新性地将分数阶涡旋光束与自散焦非线性介质中的贝塞尔光晶格相结合，预测了一种新的自束缚光场形态。

图1 “花瓣状”分数阶涡旋孤子的光场和相位分布。

这种新型孤子最显著的特征是其光强图案呈现奇数的“花瓣”状结构（如1、3、5瓣等），完全不同于传统具有偶数瓣的“项链”孤子。研究显示，在传播常数超过临界值后，花瓣孤子能在晶格中稳定传输，其每个光子携带的角动量可连续调节。更有趣的是，当传播常数达到上限时，它会平滑演变为传统的整数涡旋环，展现了丰富的相变行为。

该研究通过详尽的线性稳定性分析和直接数值模拟证实了理论预测的可靠性。团队发现，花瓣数量越多，孤子稳定存在的参数范围越窄，对晶格深度的要求也越高。这些特性为在光晶格中精确捕获和调控分数角动量光束提供了全新理论框架。这项成果不仅深化了对分数涡旋物理本质的理解，更在光学信息处理、粒子微操纵及新型激光器设计等方面展现出广阔的应用前景。

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.chaos.2026.117893