极化子拓扑绝缘体中的界面态

我们研究了在蜂窝（honeycomb）与 Lieb 微腔柱阵列界面处激发的极化子凝聚体中的线性与非线性拓扑界面态，系统存在自旋轨道耦合及外磁场中的塞曼分裂。此类界面态仅出现在复合结构的总能隙中，当选取蜂窝与 Lieb 阵列的参数使得其中一个阵列谱中的某些拓扑能隙与另一个阵列谱中的拓扑或非拓扑能隙重叠时方才出现。这与周期性拓扑绝缘体与均匀平庸绝缘体界面处的传统边缘态形成对比，后者的行为完全由拓扑介质的谱决定。涌现的界面态数目由重叠能隙的陈数（Chern numbers）之差决定。我们给出了具有一个或两个共存单向界面态的说明性例子。该系统的代表性特征是界面态功率集中在两种极限情形之间广泛可调： practically 所有功率要么集中在 Lieb 阵列要么集中在蜂窝阵列。界面态的局域化及其向阵列的穿透深度随 Bloch 动量或非线性 regime 中界面态振幅的改变而剧烈变化。我们展示了界面态的拓扑保护，表现为在界面缺陷上无背向散射，并研究了它们在非线性 regime 中的调制不稳定性。后者导致类孤子（quasisolitons）的形成，其向不同阵列的穿透也依赖于 Bloch 动量。此外，我们讨论了损耗与相干泵浦的影响，其导致界面态的双稳态。