拓扑绝缘体是表面导波、内部绝缘的材料。拓扑绝缘体最突出的性质恐怕是其表面支持的稳定的、单向传输的表面波。这种表面波受拓扑保护，对材料表面处的具体细节并不敏感，且不会在杂质的影响下产生后向散射。拓扑绝缘体的此种特殊性质在发展新型的光电器件方面具有诱人的前景，因此吸引了大量研究。

目前，拓扑绝缘体的研究工作绝大部分局限在线性光学的范畴。材料的非线性光学响应是否会改变拓扑性？这是一个值得研究的问题。

我们基于极化基元光子拓扑绝缘体，研究了非线性作用下的表面波的调制不稳定性，以及在不稳定作用下亮孤子和暗孤子的形成。研究结果表明，在一定程度的非线性作用下，非线性波的拓扑保护依然存在，并且可以以局域模的形式沿着晶格表面、稳定地、单向地传输。这个工作进一步将拓扑光子学的研究推进到了非线性领域，丰富了拓扑绝缘体的研究内容。

该工作以Rapid Communications的形式发表于Physical Review B 97, 081103(R) (2018)。