二维光子系统中来自不同 Dirac 谷的例外点湮灭
介观与纳米尺度物理
2022-10-12 v1 光学
量子物理
摘要
拓扑物理依赖于携带拓扑荷的哈密顿本征态奇点的存在，例如量子涡旋、Dirac 点、Weyl 点，以及——在非厄米系统中——例外点（EP）、线或面。它们仅以由费米弧连接的对出现，并与 Dirac 点等厄米奇点相关。携带相反电荷的二维 Dirac 点湮灭已被实验报道。其对 Weyl 点与终止不同费米弧的二阶 EP 则一直不明。本文中，我们观测到源自形成不同谷的不同 Dirac 点的二阶 EP 的湮灭。我们研究了一个具有电压控制双折射与 TE-TM 光子自旋轨道耦合的液晶微腔。两个相邻模式可由两能带厄米哈密顿描述，展现出具有两个同号或四个异号 Dirac 点（谷）的两种拓扑相。非厄米性由偏振依赖损耗提供，其将 Dirac 点分裂为由费米弧连接的 EP 对。我们测量了它们的拓扑荷，并通过增大非厄米程度控制其在倒易空间中的位移。来自不同谷的异号 EP 相遇并湮灭，以闭合线连接不同费米弧。该非厄米拓扑转变仅当哈密顿的厄米部分拓扑平庸（具四个谷）时发生，但不同于厄米转变。我们的结果为灵活操控 EP 提供了新视角，开辟了非厄米谷物理这一新领域。
引用
@article{arxiv.2112.06621,
title = {Annihilation of exceptional points from different Dirac valleys in a 2D photonic system},
author = {M. Król and I. Septembre and P. Oliwa and M. Kędziora and K. Łempicka-Mirek and M. Muszyński and R. Mazur and P. Morawiak and W. Piecek and P. Kula and W. Bardyszewski and P. G. Lagoudakis and D. D. Solnyshkov and G. Malpuech and B. Piętka and J. Szczytko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.06621},
year = {2022}
}