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光学频率下高阶拓扑光子态的近场表征

2021-04-02 14:09:59浏览:438来源:两江科技评论   
      拓扑光子学提供了新的方法来限制和控制拓扑上不同材料边界的电磁辐射,类似于奇异凝聚态现象。在过去的十年中,从硅环形谐振器阵列和耦合波导阵列到光子晶体和超材料,各种平台已经展示了几种以稳健方式引导电磁波的方法。拓扑边界模式被成功地用于各种应用,包括鲁棒导向、拓扑延迟线、可调器件和激光发射等等。虽然拓扑光子材料的早期工作集中在沿界面捕获拓扑模式,其维数比材料本身的维数低一个,但高阶拓扑绝缘体(HOTIs)已经打开了更宽范围的拓扑模式,限制在甚至更低的维数边界。根据其早期的理论预测,在电磁学中已经报道了许多实验实现,包括微波和光谱领域。对HOTIs的极大兴趣源于以一种稳健的方式将光限制在任何维度的可能性。例如,在2D(二维)拓扑光子系统中,高阶拓扑0D态可以用作弹性谐振器,它们可以通过拓扑边界模式进一步互连,从而在光的捕获和传播方面提供鲁棒性。

 

       近日,来自美国纽约市立大学工程学院电气工程系的Anton Vakulenko等人提出了一种新的机制来建立显示两种类型的HOTI态的全介电红外HOTI亚表面,该机制由伴随拓扑Wannier型极化出现的拓扑转变支持。他们进行了两种近场实验研究:1)固体浸没光谱学和2)使用散射扫描近场光学显微镜的近场成像,以直接观察两种类型的拓扑转变和HOTI态的出现。结果表明,近场剖面显示了Wannier中心在拓扑跃迁中的位移,导致了拓扑偶极极化和拓扑边界态的出现。所提出的全介质HOTI亚表面提供了一种将光场限制在微尺度和纳米尺度拓扑腔中的新方法,从而为实现新的纳米光子技术铺平了道路。相关研究工作发表在《Advanced Materials》上。(詹若男)

 

 

       文章链接:Anton Vakulenko et al. Near-Field Characterization of Higher-Order Topological Photonic States at Optical Frequencies. Adv. Mater. 2021, 2004376 DOI: 10.1002/adma.202004376

(责任编辑:CHINALASER)
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