Todimensionelle dalfotonkrystaller med dobbeltpolarisering

Introduktionen af ​​topologi i fotoniske systemer har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed, ikke kun for den omfattende støbning af lys, men også for dets praktiske anvendelser i nye fotoniske enheder. Oprindeligt blev kvante-Hall-effekten af ​​lys realiseret i fotoniske krystaller (PC'er) ved at introducere eksterne elektriske eller magnetiske felter for at bryde tids-reverseringssymmetrien (TRS).

I stedet for at bryde TRS er lysets kvante-spin-Hall-effekt blevet opnået i TRS-bevarede systemer, hvor fotoniske pseudospins kan konstrueres. For nylig er dalen Hall-effekten af ​​lys blevet realiseret ved at introducere den binære dalfrihedsgrad (DoF) i fotoniske systemer. Et af de vitale træk ved dalen Hall-effekten er det ikke-trivielle fotoniske båndgab, som er karakteriseret ved Chern-tallet, der ikke er nul.

Ydermere understøttes dalafhængige kanttilstande ved domænevæggen, som består af to pc'er med Chern-numre i modsat dal. Dal Hall-effekten af ​​lys realiseres almindeligvis i en trekantet gitter-PC med brudt spejlsymmetri eller i en honeycomb-gitter-PC med brudt rumlig inversionssymmetri, og den er kompatibel med eksisterende nanofotonisk fremstillingsteknik.

For disse fordele har dal-pc'er fået betydelig opmærksomhed inden for integreret fotonik og er lovende i applikationer, herunder bølgeledere, stråledelere, ringresonatorer osv. På den anden side, som en af ​​lysets DoF'er, er polarisering blevet anvendt i vid udstrækning i multipleksing af fotonik enheder. Udforskning af den polarisationsafhængige dal Hall-effekt, som introducerer en konventionel DoF af lys i topologiske pc'er, vil yderligere udvide anvendelsesområdet i topologisk fotonik.

For nylig har Xiao-Dong Chen, Jian-Wen Dong et al. fra Sun Yat-sen University foreslog lysets polarisation-dal-hall-effekt i en 2D trekantet gitter-pc. Forskningsresultaterne fik titlen "Dual-polarization two-dimensional valley photonic crystals" og blev offentliggjort i Science China Physics, Mechanics &Astronomy .

Den utilsigtede degeneration af frekvenser af Dirac-kegler med TE- og TM-polariseringer, dvs. tilfældige dual-polarisation Dirac-kegler, realiseres ved at ændre fyldningsforholdet af metalliske stænger i den dielektriske baggrund. De polarisationsafhængige dal Chern-tal bekræftes ved at analysere vortex-fasefordelingen af ​​egenfelter og beregne Berry-krumningen i momentumrummet.

De resulterende TE- og TM-polariserede båndgab med Chern-tal i modsatte dal fører til lysets polarisations-dal Hall-effekt. Et nøglefænomen af ​​lysets polarisationsdal-Hall-effekt, dvs. polarisationsafhængig brydning af bulk-tilstande i det homogene medium, er demonstreret. Sådanne polarisationsafhængige træk er nyttige ved multipleksering af fotoniske anordninger, f.eks. polarisationsstrålesplitterne.

Udover de polarisationsafhængige fænomener præsenteres også den polarisationsuafhængige topologiske daltransport, som opfylder ønsket om at øge informationskapaciteten i optisk sammenkobling ved at indføre polarisering DoF.

Det er bemærkelsesværdigt, at de præsenterede resultater er generelle, fordi nøglekravet er at finde to polarisationsafhængige fotoniske båndgab i dalen, der deler det samme frekvensområde. Desuden kan introduktion af polarisering i andre topologiske faser resultere i frugtbare spændende fænomener, herunder polarisationsafhængige topologiske hjørnetilstande af højere orden osv.

Dette arbejde foreslog en tilgang til at anvende polarisations DoF i 2D valley Hall PC'er. Indførelsen af ​​polarisering DoF i topologisk fotonik har beriget lysfeltmanipulation og har tilbudt et dybere anvendelsespotentiale for topologisk fotonik. + Udforsk yderligere

Den første on-chip dalafhængige kvanteinterferens