二维非辛光子晶体中的线节点、狄拉克点和 Lifshitz 相变

拓扑相变令几代物理学家着迷，其总是以能隙闭合为标志。在这项工作中，我们提出了非常简单的二维光子晶体晶格，其具有能隙闭合点，即由非辛对称性保护的能带简并点。我们的光子结构相对易于制造，由每个原胞中两个不等价的介质圆柱组成。沿高对称方向，它们表现出由滑移反射对称性保护的线简并，我们明确展示了 $pg,pmg,pgg$ 和 $p4g$ 非辛群的情况。在存在时间反演对称性的情况下，它们还表现出由与晶体对称性相关的 $Z_2$ 拓扑数保护的点简并（狄拉克点）。引人注目的是，$pg$ 对称性的鲁棒保护允许在广泛的实验可及参数范围内发生向 II 型狄拉克锥的 Lifshitz 相变，从而为实现反常折射提供了一条便捷途径。其他潜在应用包括基于电致应变的红灯装置，该装置可动态地将晶格对称性从 $pgg$ 切换到更高的 $p4g$ 对称性。这控制了狄拉克点的合并，从而控制了晶体内的群速度。