非厄米简并产生的偏振奇点的演化与全局电荷守恒

奇点光学中的核心概念，尤其是偏振奇点，已迅速渗透到方兴未艾的拓扑光子学与非厄米光子学领域。特别是对于具有简并的开放光子结构，偏振奇点不可避免地会遇到另一风靡的概念——Berry 相位。若干研究以不显明的方式讨论了这两个概念之间的联系，暗示当包围简并时，回路上远场偏振的非零拓扑电荷与其非平凡 Berry 相位有着不可分割的联系。在本工作中，我们重新考察了支撑基本两能级非厄米简并的开创性光子晶体 slab。尽管包围两个异常点的不同回路的非平凡 Berry 相位保持不变，我们证明了相关的偏振场展现出拓扑不等价的图案，其特征为变化的拓扑电荷，甚至包括零电荷的平凡情形。进一步揭示出，对于两个能带，看似复杂的偏振演化受全局电荷守恒的约束，其中额外的圆偏振点起着不可或缺的作用。这表明，尽管不直接与任何局域电荷相关联，不变的 Berry 相位与全局守恒电荷直接相连，其背后的物理原理均已由一个修正的 Berry-Dennis 模型进一步阐明。我们的工作有可能引发大量研究，以探索 Berry 相位与各类光学奇点之间微妙的相互作用，为超出光子学、与 Berry 相位和奇点均相关的课题提供新的见解。