清華大學(xué)在拓撲光學(xué)領(lǐng)域取得新進展

近日，記者從清華大學(xué)獲悉，清華大學(xué)深圳國際研究生院副教授宋清華，研究員李勃，中國工程院院士、清華大學(xué)材料學(xué)院教授周濟與合作者在拓撲光學(xué)領(lǐng)域取得突破性進展，首次提出一種實動量拓撲光子晶體的概念，揭示了無序中穩(wěn)定拓撲的形成機制，并實現(xiàn)了光子晶體的有效信息編碼。相關(guān)研究成果以“無序輔助的實動量拓撲光子晶體”為題，在線發(fā)表于《自然》。

據(jù)了解，在光學(xué)中，連續(xù)域束縛態(tài)（BIC）是一種特殊的光學(xué)奇點，其能量被局域化，無法向外傳播，從而在動量空間中形成一個不輻射、Q值無窮大的偏振奇點。圍繞該奇點的偏振分布具有非平庸的拓撲荷。因此BIC在渦旋光產(chǎn)生、場增強和高Q值等光學(xué)應(yīng)用中具有廣闊的前景，對拓撲光學(xué)領(lǐng)域具有深遠影響。

傳統(tǒng)利用超表面和光子晶體實現(xiàn)的BIC通常依賴于嚴格的周期性結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的無序會破壞周期性，導(dǎo)致BIC退化成準(zhǔn)BIC（即QBIC），其拓撲性質(zhì)也隨之消失。因而，過去關(guān)于BIC的研究通常會盡量減輕無序的影響。無序性為結(jié)構(gòu)控制提供了額外的自由度，這在波前調(diào)控應(yīng)用中至關(guān)重要。如何在BIC中引入有效的無序信息而不破壞BIC的拓撲特性，成為拓撲光學(xué)領(lǐng)域中的一個重要挑戰(zhàn)。

為了解決這一問題，研究團隊首次提出了一種實動量拓撲光子晶體的概念。該研究提出了無序輔助的實動量拓撲光子晶體，為拓撲光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的方向。這一創(chuàng)新性研究有望推動光子芯片等微納光學(xué)器件的發(fā)展，并可應(yīng)用于高穩(wěn)定性高容量的光通信技術(shù)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)光的生成、高維量子糾纏技術(shù)、生物粒子的精細光學(xué)操控、AR/VR顯示器件等多個領(lǐng)域。

編輯：金文婕

審核：王仕偉

版權(quán)聲明：如有侵權(quán)   請聯(lián)系刪除