零维耗散拓扑光子界面态中的场局域化与自旋动量锁定
光学
2025-12-17 v1
摘要
拓扑光子系统支持抗disorder和扰动性的边缘态。根据bulk系统的对称性和维度，实现了不同模拟 solit、量子整数和量子自旋霍尔效应的边缘态。光子学中的一个重要问题是如何设计电磁场的强度和极化以满足不同应用需求。本文表明，由一维(1D)耗散拓扑光子晶体产生的零维(0D)界面态，由于其复数形式的Dirac质量参数， exhibits 强场局域化和自旋动量锁定。通过时空耦合模态理论构建1D光子晶体及其对应的Jackiw-Rebbi式(JR)界面态，我们发现两种能带在高对称点之间的相互作用在决定晶体的拓扑平凡性以及其复数Dirac质量参数方面发挥关键作用。更重要的是，当两个拓扑平凡和非平凡bulk系统合并形成JR界面态时，Dirac质量参数的实部决定界面态的光场谱和空间局域化，而其虚部则导致能量向界面态的净流和横向自旋角动量，从而实现强自旋动量锁定。我们通过1D等离子体晶体的有限差分时域仿真以及远场角分辨光谱和成像实验验证了理论。
引用
@article{arxiv.2512.14626,
title = {Field localisation and spin-momentum locking in zero-dimensional dissipative topological photonic interface state},
author = {Aidan H. Y. Chong and Y. Q. Liu and C. Liu and Daniel H. C. Ong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14626},
year = {2025}
}