具有超快控制的可再编程的等离激元拓扑绝缘体

       拓扑光子学彻底改变了我们对光传播的理解，它提供了一种稳定的操纵光的方法。到目前为止，该领域的研究主要集中在开发不同的静态光子系统以实现特定的光子拓扑现象或功能，但是静态光子系统的可控性和可重构性是有限的。在实际应用中，多个光子拓扑功能有望在单个但可重构的光子拓扑绝缘体中实现，从而减少在设计和制造过程中相关的时间和成本。因此，最近报道了可重构拓扑绝缘体的几项关键工作，其中可重构性主要通过改变几何或材料参数来实现。但是一旦光子结构确定了，就不能轻易改变光子拓扑绝缘体中的这些参数；此外，用于实现可重构性的机械、热或光学方法不便于在紧凑型光电集成系统中使用，并且重构速度受到限制。

       近日，来自伦敦大学学院的Nicolae C. Panoiu和东南大学毫米波国家重点实验室崔铁军院士团队在该领域取得新进展，从理论上提出并通过实验证明了一种可再编程的等离激元拓扑绝缘体，其中拓扑传播路径可以在纳秒级切换时间动态改变，从而实现了超快多通道光模数转换器的实验演示。由于创新地使用电开关来实现等离激元拓扑绝缘体的可编程性，每个晶胞都可以通过动态控制其数字等离子体状态进行编码，同时保持其几何形状和材料参数不变。与现有的光子拓扑绝缘体相比，该可再编程光子拓扑绝缘体有两个独特的特点：首先，它的可编程性是通过对 PIN二极管的二进制状态进行电编码来实现的，从而实现对不同拓扑传播路径的超快动态控制；其次，该可重构光子拓扑绝缘体采用广泛使用的印刷电路板 (PCB) 技术制造，因此可以与常用的基于 PCB 的光电集成电路无缝集成。这些特性对于开发用于未来实际应用的多功能智能拓扑光电器件至关重要。相关研究工作以“Reprogrammable plasmonic topological insulators with ultrafast control”为题发表在《Nature Communications》上。（周玉宇）

      文章链接：DOI: 10.1038/s41467-021-25835-6