手性谷边缘态
光学
2025-05-21 v1
摘要
谷电子学已成为一种极具前景的范式，能够对谷自由度（DoF）进行综合控制，以实现节能和高速信息处理。然而，由背散射引起的谷退极化仍然是一个基本限制，这源于谷霍尔相的弱拓扑保护。在这里，我们提出并演示了手性谷边缘态的概念，将稳健的单向手性边缘态与谷自由度相结合。通过控制谷 Dirac 质量，我们选择性地将手性边缘能带限制在单个谷周围，实现了无背散射传播的同时赋予谷极化。我们的策略不仅解决了谷退极化问题，还引入了一种独特的功能——谷复用——允许对与不同谷极化相关的波进行独立且任意的控制。我们在由 Chern 光子晶体和谷光子晶体组成的混合拓扑光子晶体系统中实验验证了我们的概念。此外，我们演示了谷复用的两个关键组件：谷（解）复用器和谷锁定波导交叉，以促进无干扰的信号路由。我们的结果确立了拓扑量子霍尔相与谷霍尔相之间新的相互作用，为稳健的基于谷的信息处理提供了新框架。
引用
@article{arxiv.2505.14383,
title = {Chiral Valley Edge States},
author = {Jian-Wei Liu and Gui-Geng Liu and Bo Zhang and Hao-Chang Mo and Ruifeng Li and Mingwei Li and Xiao-Dong Chen and Baile Zhang and Wen-Jie Chen and Jian-Wen Dong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.14383},
year = {2025}
}