拓扑束态临界态激光中的本征自旋轨道锁定
光学
2025-05-22 v1
摘要
束态在连续体(Bound states in the continuum, BICs)是一种异常的光学拓扑奇点，能够凌驾于辐射模式连续体内的典型辐射，并在动量空间中携带拓扑极化涡旋。凭借实现超高品质因子的特性，BICs已被应用于通过微/纳光子结构实现激光与玻色-爱因斯坦凝聚，其动量空间涡旋拓扑性质在被动系统中被充分挖掘，揭示了新颖的自旋轨道光子效应。然而，作为代表性拓扑性质的BICs在主动系统中的自旋轨道相关现象尚未被探索。本文展示了拓扑BIC激光中的本征自旋轨道锁定现象。利用具有平方(C4v)和三角(C6v)晶格的光子晶体薄膜，我们实现了具有+1和-2拓扑电荷的BIC激光中不同程度的自旋轨道锁定。这些BIC激光配置表现为涡旋和高阶反涡旋极化配置，直接与BICs的拓扑性质相联系。我们的实验结果通过动量空间的自旋相关自干涉图样和激光发射在实空间的自旋分离，直接揭示了自旋轨道锁定现象。该研究不仅突出了拓扑BIC激光中固有的自旋轨道锁定行为，也为通过控制光子自旋实现可动态切换的轨道角动量(OAM)激光开辟了新的可能性，具有为拓扑光子源应用取得显著进展的潜力。
引用
@article{arxiv.2407.20093,
title = {Inherent spin-orbit locking in topological bound state in the continuum lasing},
author = {Jiajun Wang and Xinhao Wang and Zhaochen Wu and Xingqi Zhao and Shunben Wu and Lei Shi and Yuri Kivshar and Jian Zi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.20093},
year = {2025}
}