通过全电介质超表面中的拓扑转变控制光散射
材料科学
2017-05-12 v1 光学
摘要
凝聚态系统中的拓扑相变已展现出极其丰富的物理，揭示了拓扑绝缘体、超导体和超流体等奇异物质态。光子拓扑系统开辟了一个全新的研究领域，表现出与其凝聚态对应物若干重要区别。光子模式可耦合到自由空间模式的连续谱，这使得通过拓扑控制和操纵光子结构的散射特性成为可能。同时，散射与光子态拓扑性质的直接联系允许通过法诺共振以光谱学手段探测它们。在此我们证明，由于能带反转，全电介质超表面所支持模式的辐射耦合可在拓扑相变下被控制和调谐，相应诱导出与能带相关共振的品质因子的明显切换。此外，我们开发了一种从测量的远场散射特征中反推全电介质超表面拓扑性质的技术。收集的角分辨透射和反射光谱允许提取光子模式的动量依赖频率和寿命。这使得能够反推有效光子哈密顿量，包括合成规范场的影响，以及拓扑不变量——赝自旋陈数。因此，我们的结果为设计一类具有通过拓扑效应控制的独特散射特性的新型超表面开辟了新途径。该工作也展示了如何通过远场测量探究开放系统的拓扑态。
引用
@article{arxiv.1705.04236,
title = {Controlling scattering of light through topological transitions in all-dielectric metasurfaces},
author = {Maxim A. Gorlach and Xiang Ni and Daria A. Smirnova and Dmitry Korobkin and Alexey P. Slobozhanyuk and Dmitry Zhirihin and Pavel A. Belov and Andrea Alù and Alexander B. Khanikaev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.04236},
year = {2017}
}
备注
17 pages, 3 figures, 1 table