线性偏振极化激元流体中的外控洛特卡-沃尔泰拉动力学

摘要： 横向图案的自发形成在各类非线性动力系统中普遍存在。其中特别值得关注的是这类图案的主动控制技术。在非线性光学系统中，这种技术可实现具有晶体管特性的全光开关，例如通过平面量子阱半导体微腔中的极化激元实现。本文重点研究一种利用光学驱动极化激元系统复杂偏振依赖特性的特定构型。除对耦合光场-激子动力学进行详细数值模拟外，我们着重推导了一个简化的种群竞争模型，从非线性动力系统角度深入揭示其内在机制。该模型表现为包含显式外部控制源项的双种群广义洛特卡-沃尔泰拉系统。我们全面分析了空间各向异性与外部控制强度参数空间中稳态的存在性与稳定性，并在非平庸区域构建相边界及表征涌现分岔。该种群竞争模型不仅完整重现了复杂半导体系统全数值模拟中观察到的开关关键特征，同时保持了足够的简洁性以实现完全解析理解。