连续介质有效介质辅助的时空光子晶体非布洛赫理论

作为一种不可或缺的非互易机制，具有时间调制的系统在物理意义上是本质开放的且必然是非厄米的，但在众多情况下，空间与时间自由度不可分离，这限制了非布洛赫能带理论的应用。在此，我们研究了由时空调制材料（STM）和均匀介质组成的空间光子晶体（PhC），称为STM-PhC，其中空间和时间调制被特意设计为相关联的。为了绕过时空关联的困难，我们首先采用有效介质理论来解释在弗洛凯边带影响下基本能带的色散。基于动力学简并分裂观点和连续广义布里渊区条件，我们随后解析地给出了STM中非厄米趋肤效应存在的判据。借助开发的一种将平面波展开嵌入传输矩阵的数值方法，我们为STM-PhC中的低频弗洛凯能带建立了非布洛赫能带理论，其核心是广义布里渊区的识别。我们最终深入研究了其拓扑性质，包括非布洛赫Zak相位和拓扑边缘态的非局域化。我们的工作验证了有效介质辅助非布洛赫能带理论应用于STM-PhC的可行性，为拓宽非布洛赫理论的视野提供了一种方案。