Séparation de faisceau topologique configurable via un cristal photonique gyromagnétique antichiral

Isolateurs topologiques, dont les états volumineux sont interdits tandis que les états de surface/bord sont conducteurs et topologiquement protégés. Les progrès récents dans les états de bord topologiquement protégés ont attiré une attention croissante dans la communauté de l’optique et de la photonique. En 2008, Raghu et Haldane ont d’abord prédit théoriquement qu’un état de bord unidirectionnel chiral protégé topologiquement peut être créé par analogie avec l’effet Hall quantique entier dans un système de gaz d’électrons bidimensionnel, où les états de bord unidirectionnels se propagent le long de l’opposé. directions au niveau de deux bords parallèles d’un cristal photonique gyromagnétique [Phys. Rev. Lett. 100, 013904 (2008)].

En 2020, le groupe de recherche du professeur Zhi-Yuan Li de l’Université de technologie de Chine du Sud a théoriquement proposé un autre cas intrigant où les états de bord unidirectionnels à deux bords de zigzag parallèles opposés peuvent se propager dans la même direction, et ils sont appelés antichiraux. états de bord à sens unique [Phys. Rev. B 101, 214102 (2020)]. À ce jour, les états de bord unidirectionnels antichiraux ont été étudiés dans divers systèmes fermioniques et bosoniques ; Cependant, de nombreuses études ne se sont concentrées que sur la démonstration de la propriété de transport unidirectionnel antichiraux, et peu d’entre elles abordent les propriétés uniques des systèmes topologiques antichiraux et les nouvelles applications.

Un nouveau Science opto-électronique Une étude rapporte la construction et l’observation d’une séparation topologique du faisceau avec un rapport droite-gauche facilement ajustable dans un cristal photonique gyromagnétique antichiral. Le répartiteur est compact et configurable, a une efficacité de transmission élevée, permet une utilisation multicanal, est à l’épreuve de la diaphonie et est robuste contre les défauts et les obstacles. Cette performance est attribuée à la propriété particulière selon laquelle les états de bord unidirectionnels antichiraux n’existent qu’au bord du zigzag mais pas au bord du fauteuil du cristal photonique gyromagnétique antichiral. Lorsqu’ils combinent deux cristaux photoniques gyromagnétiques antichiraux rectangulaires contenant respectivement des états de bord unidirectionnels antichiraux se propageant à gauche et à droite, des états de bord unidirectionnels rayonnant de manière bidirectionnelle sur deux bords en zigzag parallèles peuvent être obtenus. Enfin, les chercheurs ont conçu une séparation topologique du faisceau avec un rapport de séparation configurable qui peut être facilement ajusté en modifiant simplement la condition d’excitation de la source. Ces observations peuvent enrichir la compréhension de la physique fondamentale et élargir les applications photoniques topologiques.

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