太赫兹频率上多个真正拓扑单向表面磁等离子体
光学
2025-05-23 v2
摘要
基于表面磁等离子体(SMP)的单向传播最近在磁化半导体界面上实现了。然而，由于非局域效应，尤其是在此类结构的下部平凡带隙中，SMP通常会丢失其单向性。更近期地，在上部拓扑非平凡带隙中演示了一种真正的单向SMP(USMP)，但只支持单个USMP，限制了其功能性。本文present了一种在磁化半导体-介质-半导体(SDS) slab波导下施加相对外部磁场的情况下，在太赫兹(THz)频率上实现的多个、稳健的、真正拓扑USMP模式的基本物理模型。我们解析地推导了SMP的色散特性，并在局部和非局部模型中进行数值分析。我们的结果表明，SDS波导在上部拓扑非平凡带隙中支持两种真正的(甚至和奇偶)USMP模式。利用这两种模式，我们演示了单向SMP多模干涉(USMMI)，其具有高度稳健性和免疫于散射的特性，克服了常规双向波导中的反射问题。为Demonstrate此方法的实用性，我们数值实现了一个基于这一稳健USMMI的可调频率和磁性的任意比率splitter，实现了多模转换。我们进一步识别出SDS波导中一种独特的指数接近零(INZ)奇偶USMP模式，区别于常规半导体-介质-金属波导。利用这一INZ模式，我们实现了从-到的相位调制。我们的工作扩展了拓扑波的操控，丰富了面向实际器件应用的真正非相互作用拓扑物理领域。
引用
@article{arxiv.2501.09376,
title = {Multiple truly topological unidirectional surface magnetoplasmons at terahertz frequencies},
author = {Shengquan Fan and Tianjing Guo and Binbin Zhou and Jie Xu and Xiaohua Deng and Jiangtao Lei and Yun Shen and Meicheng Fu and Kosmas L. Tsakmakidis and Lujun Hong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.09376},
year = {2025}
}