Konfigurerbar topologisk stråleopdeling via antikiral gyromagnetisk fotonisk krystal

Topologiske isolatorer, hvis omfangsrige tilstande er forbudt, mens overflade-/kanttilstande er ledende og topologisk beskyttede. Nylige fremskridt inden for topologisk beskyttede kanttilstande har tiltrukket sig voksende opmærksomhed i optik- og fotoniksamfundet. I 2008 forudsagde Raghu og Haldane først teoretisk, at en topologisk beskyttet chiral envejs-kanttilstand kan skabes analogt med heltalkvante-Hall-effekten i et todimensionelt elektrongassystem, hvor envejskanttilstandene forplanter sig langs det modsatte. retninger ved to parallelle kanter af en gyromagnetisk fotonisk krystal [Phys. Rev. Lett. 100, 013904 (2008)].

I 2020 foreslog forskergruppen af ​​prof. Zhi-Yuan Li fra South China University of Technology teoretisk et andet spændende tilfælde, hvor envejskanttilstande ved to modsatte parallelle zigzag-kanter kan forplante sig i samme retning, og de kaldes antikiral en -way edge states [Phys. Rev. B 101, 214102 (2020)]. Til dato er antikirale envejs-kanttilstande blevet undersøgt i forskellige fermioniske og bosoniske systemer; Imidlertid fokuserede mange af undersøgelserne kun på demonstration af antichiral envejstransportegenskab, og få af dem berører de unikke egenskaber ved antikirale topologiske systemer og nye applikationer.

En ny opto-elektronisk videnskab undersøgelse rapporterer konstruktion og observation af topologisk stråleopdeling med et let justerbart højre-til-venstre forhold i en antikiral gyromagnetisk fotonisk krystal. Splitteren er kompakt og konfigurerbar, har høj transmissionseffektivitet, giver mulighed for multi-kanal udnyttelse, er krydstalesikker og er robust over for defekter og forhindringer. Denne ydeevne tilskrives den ejendommelige egenskab, at antikirale envejskanttilstande kun eksisterer ved zigzagkanten, men ikke ved lænestolskanten af ​​antikiral gyromagnetisk fotonisk krystal. Når de kombinerer to rektangulære antikirale gyromagnetiske fotoniske krystaller, der holder henholdsvis venstre- og højre-udbredende antikirale envejskanttilstande, kan der opnås tovejs udstrålende envejskanttilstande ved to parallelle zigzag-kanter. Endelig designede forskerne en topologisk stråleopdeling med det konfigurerbare spaltningsforhold, der nemt kan justeres ved blot at ændre kildens excitationstilstand. Disse observationer kan berige forståelsen af ​​grundlæggende fysik og udvide topologiske fotoniske applikationer.

Observation af antichirale kanttilstande i et kredsløbsgitter