Topologisk fotonik i fraktalgitter

Topologiske isolatorer er en ny fase af stof, der er unik for deres isolerende masse og perfekt ledende kanter. De har været i spidsen for kondenseret fysik i det sidste årti, og for nylig inspireret fremkomsten af ​​topologiske faser i mange klassiske-bølgesystemer, såsom fotonik og akustik. Til dato, alle undersøgelser af topologiske isolatorer har udforsket systemer i heltalsdimensioner (fysisk, 2-D eller 3-D) med en veldefineret bulk og kanter. Imidlertid, fysiske dimensioner definerer ikke altid de dimensioner, som et system udvikler sig i:Nogle strukturer har en ikke -integreret (fraktal) dimension, på trods af at være i et 2-D eller 3-D rige.

I et nyt blad udgivet i Letvidenskab og applikationer , et hold forskere, ledet af professor Mordechai Segev fra Fysikafdelingen og Solid State Institute, Technion-Israel Institute of Technology, Israel, og kolleger har udviklet den fotoniske Floquet topologiske isolator i et periodisk drevet fraktalgitter. Denne gitter er afhængig af en fraktal fotonisk krystal [Sierpinski pakningen (SG)] bestående af evanescently koblede spiralformede bølgeledere, som kan realiseres ved femtosekund-laser-skriveteknologi. De beregner det topologiske Floquet-spektrum og viser eksistensen af ​​topologiske kanttilstande, der svarer til chern-nummer i det virkelige rum 1. Simuleringerne af kanttilstandene viser, at bølgepakker, der består af topologiske kanttilstande, kan forplante sig langs de ydre og indre kanter uden at trænge ind i 'bulk' og uden tilbagespredning, selv i tilfælde af uorden og skarpe hjørner.

"Vores resultater tyder på et væld af nye former for topologiske systemer og nye applikationer, såsom brug af topologisk robusthed kombineret med den øgede følsomhed af fraktalsystemer til sansning og, i ikke-ermitiske omgivelser, topologiske isolatorlasere i fraktale dimensioner, "forudsiger forskerne.