次近邻耦合谐振晶格中的可重构拓扑相位
现如今,单个芯片的时钟频率已经逼近极限、难以有很大程度的提高,芯片的发热问题也是日益严重,最主要的原因是电子在导线中的传播受到强烈的散射和阻碍作用。因此,理论上损耗更小的“光子芯片”成为科学家努力的方向。然而,一旦光波导中存在杂质或缺陷,用于通信的光波还是会发生散射、产生严重的光功率衰减。近年来,拓扑光子学(topological photonics)的出现,使得界面或边界处的光信号传输可以不受到缺陷、杂质的影响,具有鲁棒的“缺陷免疫”特性。近日,来自韩国国家基础科学研究院、美国马里兰大学、新加坡南洋理工大学的科研团队提出了一个可重构的拓扑光子系统(reconfigurable topological photonic system),它是由耦合环谐振器的2D晶格组成,两个子格位的环形腔通过链环耦合,可以采用紧束缚模型(tight-binding model)精确描述。与以往的耦合环拓扑模型不同,这里的设计类似于Haldane模型是平移不变的(translationally invariant),而非平庸的拓扑是源于非零交错相位(nonzero staggered phase)的次近邻耦合(next-nearest coupling)。当子晶格对应的频率失谐时,该系统表现出平庸相和自旋Chern绝缘体相之间的拓扑相变(topological phase transition),这种拓扑相变可以通过热、电光调制器或非线性交叉相位调制来实现。这里所设计的可重构拓扑波导在片上光子路由器和光开关等方面具有潜在的应用。相关结果发表在近期的《Physical Review Letters》上。
文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.023901
来源:两江科技评论