由旋磁双曲超材料制成的光子陈绝缘体
介观与纳米尺度物理
2020-07-01 v1 光学
摘要
利用人工光子晶体和电磁超材料控制光传播是光子学这一活跃领域中的重要课题。值得注意的是，光子陈绝缘体表面或界面上的手性边缘态可用于制造无反射波导。本文通过理论分析和电磁仿真表明，旋磁双曲超材料（GHM）是具有优越性质的光子陈绝缘体。作为一种新机制，这些超材料中双曲效应与旋磁效应的同时出现被证明能打开具有隙陈数1的大拓扑带隙。重要的是，与许多其他光子陈绝缘体不同，GHM陈绝缘体在其表面拥有非辐射手性边缘模，因此允许制造无需包覆金属的单方向波导，而包覆金属通常会带来相当大的欧姆损耗。此外，所提出的陈绝缘体中的光子边缘态在很宽长度尺度范围内对无序具有鲁棒性，这与晶体拓扑绝缘体形成强烈对比，并且陈绝缘体表面的光流方向可通过切换外加磁场方向轻易翻转。令人着迷的是，我们发现拓扑表面波的负折射发生在旋磁参数符号相反的GHM之间的边界处。最后，我们表明与其他光子拓扑材料（如手性双曲材料）相比，目前的GHM陈绝缘体更容易制造。
引用
@article{arxiv.1911.08180,
title = {Photonic Chern insulators made of gyromagnetic hyperbolic metamaterials},
author = {Ruei-Cheng Shiu and Hsun-Chi Chan and Hai-Xiao Wang and Guang-Yu Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.08180},
year = {2020}
}