光的 Floquet 陈绝缘体
光学
2019-09-18 v2
摘要
在光学系统中实现拓扑保护的鲁棒传输近来备受关注。大多数拓扑光子结构可通过求解静态线性系统麦克斯韦方程的特征值问题来理解。在此，我们将拓扑相拓展至动态驱动的非线性系统，并在非线性光子晶体（PhCs）中实现了光的 Floquet 陈绝缘体。具体地，我们首先给出驱动二维 PhC 中的 Floquet 特征值问题，并证明其必为非厄米特（non-Hermitian）的。随后，我们利用非厄米特拓扑能带理论定义与 Floquet 能带相关的拓扑不变量，并表明可通过驱动场破缺时间反演对称性来打开具有非零陈数的拓扑带隙。进而，我们展示在由两动量及驱动频率构成的三维参数空间中，Floquet 陈绝缘体与普通绝缘体之间的拓扑相变发生于合成 Weyl 点。最后，我们数值证明了在 Floquet 陈绝缘体与普通绝缘体界面处存在手性边缘态，其传输具有非互易与单向性。我们的工作为进一步探索驱动非线性光学系统中的拓扑相及其光电子应用铺平了道路，且我们所采用的诱导 Floquet 拓扑相的方法亦适用于其他波系统，如声子、激子与极化激元。
引用
@article{arxiv.1902.08560,
title = {Floquet Chern Insulators of Light},
author = {Li He and Zachariah Addison and Jicheng Jin and Eugene J. Mele and Steven G. Johnson and Bo Zhen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.08560},
year = {2019}
}