谷光子晶中拓扑慢光波导的实验研究

       光子晶体慢光波导在光子集成电路等领域有着广泛的应用前景。它们不仅可以用于先进的光信号控制还可以用于研究增强光与物质的相互作用。此外，它们在缩小光延迟和调制，以及增强光学增益、非线性和量子光学等方面发挥了关键作用。但是，后向散射在慢光波导中增加，特别是在存在结构缺陷和/或尖锐波导转弯的情况下。因此，对于慢光波导的实际应用，减小后向散射是至关重要的。解决后向散射问题的一个可能方法是利用拓扑光子晶体。到目前为止，已经证实了光子量子类霍尔和量子自旋类霍尔系统边界态的后向散射抑制。然而，拓扑慢光模式的实现并不简单，因为拓扑边态本质上表现为线性色散，表现为快光。

       最近来自日本东京大学（The University of Tokyo）的研究人员报道了一种在光学波段实现拓扑慢光的方法。研究发现在谷光子晶体（VPhCs）中形成的须状界面（bearded interfaces）可以支持拓扑慢光模式。VPhC波导不需要特殊的材料或结构，可以在普通介质中实现。因此，VPhC结构为实现与现有光子集成电路技术兼容的拓扑慢光波导提供了一条新的途径。在文章中，研究人员首次实验证明了大群指数超过30的通信波长的拓扑慢光波导；在硅板上的空气桥VPhCs的须状界面上制作了直的和Z形的拓扑波导形。利用光学显微镜，测量了所制备器件的透射光谱，并观察到在拓扑慢光模式下，即使在存在急弯的情况下，波导仍然存在。同时，研究还发现在同一个VPhC界面上同时存在一个简单的波导模式，在很大程度上抑制了光的传输。这两个结果的对比突出了慢光传播中拓扑保护的重要性。相关研究工作以“Experimental demonstration of topological slow light waveguides in valley photonic crystals”为题发表在《Optics Express》上。（鲁强兵）

       文章链接：https://doi.org/10.1364/OE.422962