声波体极化转变与高阶嵌入拓扑本征态的观测
材料科学
2018-07-04 v1 无序系统与神经网络
应用物理
摘要
拓扑系统本质上对无序和连续扰动具有鲁棒性，从而在量子固体中导致无耗散的边缘电子输运，或在以陈数或自旋陈数拓扑不变量为特征的经典波系统中实现光子与声子的无反射导引。然而，这些已确立的拓扑物理范例并未穷尽所有可能的拓扑相，近来一类以体极化为特征的新型拓扑超材料被提出。除边缘传导外，这些系统已被证明可承载高阶拓扑模式。在此，我们在三维打印的二维声学超结构中引入并测量了拓扑体极化，并观测到随着设计参数调节而发生的拓扑转变。我们还证明了我们的拓扑超结构同时具有具备独特声学性质的1D边缘态与高阶0D角态。边缘态具有自旋极化，其方向随传播方向相反而反转，从而支持定向激发。角态被钉扎在超结构拐角处，并沿边缘及向体内均迅速衰减。有趣的是，这些0D态可在频谱上与体态连续谱重叠，但无法与辐射相容，从而在体模连续谱内实现了嵌入的拓扑本征态。通过刻意引入无序，实验证实了它们的局域化与固有的拓扑鲁棒性。我们的发现为声波高级传播与调控开辟了新方向。
引用
@article{arxiv.1807.00896,
title = {Observation of Bulk Polarization Transitions and Higher-Order Embedded Topological Eigenstates for Sound},
author = {Xiang Ni and Matthew Weiner and Andrea Alù and Alexander B. Khanikaev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.00896},
year = {2018}
}