波导中的光学天线
光学
2025-05-13 v1
摘要
光学天线是一种具有拓扑非平凡极化场的结构，因其在高密度数据应用（如光通信、光子计算等）中的潜在价值而近期受到关注。利用光学天线的一个重要难题是确定其拓扑结构在传播过程中是否保持不变：虽然已有关于平面脉冲在自由空间传播情况的研究，但与现代应用相关的关键情形是受限介质中的传播，如波导系统。在本文中，我们首次在导体波导中演示，天线数在传播过程中的保持由所谓拓扑稳定模式的存在所决定。如果存在此类模式，不仅在由于色散导致横向极化轮廓变化的情况下拓扑保护得以维持，而且对TE和TM模式系数变化也具有一定的鲁棒性。最后，我们展示了在常规天线数无法保持保护的情况下，广义天线数可恢复拓扑保护。我们的方法为波导系统中稳健的高维信息操作开辟了新的途径。
引用
@article{arxiv.2505.06735,
title = {Optical Skyrmions in Waveguides},
author = {An Aloysius Wang and Yifei Ma and Yuxi Cai and Ji Qin and Bowei Dong and Chao He},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.06735},
year = {2025}
}