光子赝自旋-1/2系统的有效介质理论

光子赝自旋-1/2系统近年来被广泛研究，其在布里渊区角点处展现出类似于石墨烯的狄拉克锥色散。然而，已知在尊重时间反演对称性的二维光子系统中，两个能带的线性交叉不能出现在布里渊区中心。利用椭圆磁光圆柱的方形晶格，我们构造了布里渊区中心处一个无配对狄拉克点，作为对应于单极与偶极激发的第二与第三能带的交点。有效介质理论可应用于这两个线性交叉能带，其有效本构参数通过边界有效介质方法数值计算获得。结果表明，在狄拉克点频率处仅有效介电常数趋于零，而非零有效磁导率之行列式消失，这不同于从时间反演对称系统的赝自旋-1三重简并点获得的双零折射率超材料。赝自旋-1/2系统中的克莱因隧穿与颤动(Zitterbewegung)等奇异现象可从有效介质描述中得到很好理解。当狄拉克点被打开能隙时，\Gamma 点附近的边缘态色散可由有效本构参数精确预测。我们还通过引入一类特定的非厄米微扰，使两个线性能带合并而在实频率处形成异常点(exceptional points)，进而在宽频范围内实现了磁光复共轭超材料。