拓扑光学微分器

       近日，来自美国斯坦福大学金兹顿实验室和电气工程系的Tengfeng Zhu和Cheng Guo等人证明了拓扑光子学领域中的一些概念可以应用于光学计算，以达到宽带各向同性二维微分的目的。为了实现二维微分，根据微分算子的定义，器件的传递函数应该在波矢空间中呈现一个孤立的零点。由于传递函数通常很复杂，这样一个孤立的零点一般应该带有拓扑电荷。这里他们表明，这样的拓扑电荷可以直接在电介质界面反射的交叉极化设置中实现。此外，通过调整实验参数，可以产生具有这种拓扑电荷的各向同性传递函数。因此，他们提供了一个基于平面反射的宽光谱带内各向同性二维微分的实验实现。与一维转移函数使用拓扑态的工作不同，他们直接在二维转移函数中构造拓扑电荷来设计器件的功能。他们的工作表明，利用拓扑光子学的概念可以给光学计算带来新的机遇。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

文章链接：Tengfeng Zhu et al. Topological optical differentiator. Nature Communications (2021) 12:680
       https://doi.org/10.1038/s41467-021-20972-4