耦合非线性环形谐振器晶格中光的可光学重构量子自旋-谷霍尔效应
光学
2021-07-28 v1
摘要
拓扑光子系统中光的散射免疫传播可能革新用于信息处理与通信的集成光子电路设计。在光学中，已开发出多种光子拓扑电路，其基于量子自旋霍尔效应或量子谷霍尔效应的经典模拟。另一方面，谷与自旋自由度的结合可引发一种新型拓扑传输现象，称为量子自旋谷霍尔效应(QSVH)，其可进一步扩展拓扑保护边缘通道的数量，并有助于信息复用。然而，由于在多数已知材料平台上实现QSVH需分别打破(伪)费米子时间反演(T)与宇称对称性(P)，同时保持联合对称性S=TP不变，故难以实现。本文提出一种基于光学Kerr非线性介导的耦合环形谐振器、实验可行的光QSVH实现平台。得益于交叉模调制(XMM)的固有灵活性，探测光间的耦合可以可控方式设计，使得有效哈密顿量中出现自旋依赖的交错子格势。通过精细但实验可行的泵浦条件，我们展示了自旋谷霍尔诱导拓扑边缘态的存在。我们进一步证明，自旋与谷两个自由度均可以一种可重构方式同时操控，以实现自旋-谷光子学，使光通信系统中增强信息容量的自由度翻倍。
引用
@article{arxiv.2102.08750,
title = {Optically reconfigurable quantum spin-valley Hall effect of light in coupled nonlinear ring resonator lattice},
author = {Haofan Yang and Jing Xu and Zhongfei Xiong and Xinda Lu and Ruo-Yang Zhang and Yuntian Chen and Shuang Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.08750},
year = {2021}
}