具有非对称拓扑荷的连续域中的 Janus 束缚态

我们提出了一种名为连续域中的 Janus 束缚态 (BICs) 的新型拓扑缺陷，其在向上和向下辐射通道中具有非对称的拓扑荷。我们的方法涉及一个光子晶体平板 (PCS)，该平板最初表现出面外和面内镜像对称性，并且在 \Gamma 点拥有一个 BIC，在偏离 \Gamma 点处拥有两个 BIC。通过引入破坏面外镜像对称性的特定微扰，两个偏离 \Gamma 点的 BIC 分解为四个具有相同拓扑荷的圆偏振态（C 点）（每个 C 点的拓扑荷为原始 BIC 的一半），而位于 \Gamma 点的 BIC 得以保留。随后，我们选择性地操纵与向下辐射通道相关的四个 C 点，使其汇聚于 \Gamma 点的 BIC，从而形成一个在向上和向下辐射中具有不同拓扑荷的 Janus BIC。通过进一步引入面内镜像对称性微扰，我们可以将两个具有相同手性和相同向上辐射拓扑荷的 C 点合并到 Janus BIC 中。这一过程产生了 Janus 手性 BIC，其表现出巨大的固有手性和无限的品质因子 (Q factor)。Janus BICs 可在动量空间中为不同的入射通道诱导独特的 Pancharatnam-Berry 相位奇点，为控制轨道角动量提供了一种新方法。Janus 手性 BICs 在增强依赖方向和依赖自旋的非对称光 - 物质相互作用方面具有前景，为改进片上器件的手性依赖操作开辟了新途径。