科技动态

三维光子拓扑绝缘子的实现

发布:HPLlaser阅读:836时间:2019-1-15 08:19:08

在制造现代光子器件,例如:波导,激光器和腔体时,非常需要将光子限制在有限体积内,这一需要推动了光子晶体的研究和应用,光子晶体具有光子带隙,禁止光在所有方向传播。如今,受到拓扑绝缘体现象的启发,研究人员已经在二维(2D)光子结构中证实了具有拓扑保护的光子受到束缚,这种光子拓扑绝缘体在拓扑激光器和稳定的光学延迟线中有很好的应用前景。然而,目前尚未实现完全三维(3D)拓扑光子带隙。本文通过实验证明了一种具有极宽(超过25%带宽)3D拓扑带隙的3D光子拓扑绝缘体。复合材料(表面具有金属图案的印刷电路板)由具有强磁电耦合的开环谐振器(经典电磁人工原子)组成,其行为类似于“弱”拓扑绝缘体,即具有偶数个表面Dirac锥体,或一堆2D量子自旋霍尔绝缘体。本文使用直接场测量,对有间隙的块体材料绘制出其能带结构和光子表面的类狄拉克色散,并展示了光子沿表面的稳健传播。本文的工作将3D拓扑绝缘体范围从费米子扩展到玻色子,并为三维几何中的拓扑光子腔,电路和激光器的应用铺平了道路。

测量(a)和仿真(b)拓扑表面状态的能带图

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