拓扑光子晶体中用于频率混合的非线性单向边缘模相互作用

拓扑光子学旨在利用拓扑光子能带及相应的边缘模来实现鲁棒的光操控，这可以在光-物质相互作用的线性 regime 中轻易实现。重要的是，与作为拓扑物理新思想常见试验台的固态物理不同，拓扑光子学为研究波混合及其他非线性相互作用提供了理想平台。这些是经典非线性光学中众所周知的主题，但在拓扑光子学背景下很大程度上未被探索。在此，我们研究拓扑光子晶体中频率混合过程里单向边缘模的非线性相互作用。我们详细分析了具有六方对称性的二维光子晶体的能带拓扑，并证明非线性光学过程，如二次和三次谐波生成，可方便地通过该装置的单向边缘模实现。此外，我们证明更奇异的现象，如慢光增强非线性相互作用以及反向传播（左手）边缘模相互作用时的谐波生成，也可实现。我们的工作为光子学中拓扑保护的频率混合过程开辟了新途径。