拓扑光子合金中的能带对齐效应
光学
2024-10-01 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
最近提出了一种具有非平凡拓扑性质的光子合金，基于Yttrium Iron Garnet (YIG)和磁化YIG棒的随机混合。当磁化YIG棒的掺杂浓度小于1时，拓扑光子合金的手性边缘态(CES)出现在磁化YIG晶体中非平凡拓扑间隙的频率范围内。本文中我们惊讶地发现，通过将完美电导体(PEC)和磁化YIG棒在正方形晶格中随机混合，在合适的掺杂浓度下，即使两个组分都支持bulk态的传播，光子合金体系也能在特定频率区间呈现CES。分析两个组分的能带结构后，我们注意到PEC的第一个平凡带隙与磁化YIG的第一个拓扑带隙之间存在位移。当计算光子合金的传输谱时，我们发现拓扑带隙的频率范围从PEC带隙的下限频率逐渐打开到磁化YIG棒的带隙。随着磁化YIG棒掺杂浓度的增加，拓扑带隙的开启产生了有效的能带对齐效应。此外，通过计算反射相绕转来确认光子合金的拓扑带隙。最后，通过对实空间电磁场应用傅里叶变换来识别CES的渐进出现。我们的工作拓宽了光子合金系统中灵活拓扑带隙工程的可能性。
引用
@article{arxiv.2409.19628,
title = {Band alignment effect in the topological photonic alloy},
author = {Tiantao Qu and Mudi Wang and Jun Chen and Lei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.19628},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 5 figures