三维光子高阶拓扑绝缘体的实现
光学
2024-04-09 v1 应用物理
摘要
光子高阶拓扑绝缘体（HOTI）的发现极大地扩展了我们对能带拓扑的理解，并为鲁棒光子器件提供了前所未有的低维拓扑边界态。然而，由于电磁波的矢量特性和泄漏特性，发现三维（3D）拓扑光子系统极具挑战性，且目前光子HOTI仍局限于二维（2D）。在此，我们报道了在类紧束缚金属笼光子晶体中首次实验实现三维Wannier型光子HOTI，由于受限的Mie共振，其能带结构与三维紧束缚模型匹配良好。通过微波近场测量，我们在单个三维光子HOTI中直接观察到了共存的拓扑表面态、棱态和角态，这与紧束缚模型和模拟结果的预测一致。此外，我们证明所有阶的拓扑边界态即使在光锥连续谱中也是自导引的，并且可以暴露在空气中而无需辅助包层，使其非常适合实际应用。因此，我们的工作为在三维无包层光子带隙材料外表面多维鲁棒操控电磁波开辟了途径，并可能在三维拓扑集成光子器件中找到新应用。
引用
@article{arxiv.2404.05649,
title = {Realization of a three-dimensional photonic higher-order topological insulator},
author = {Ziyao Wang and Yan Meng and Bei Yan and Dong Zhao and Linyun Yang and Jing-Ming Chen and Min-Qi Cheng and Tao Xiao and Perry Ping Shum and Gui-Geng Liu and Yihao Yang and Hongsheng Chen and Xiang Xi and Zhen-Xiao Zhu and Biye Xie and Zhen Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.05649},
year = {2024}
}
备注
23 pages,4 figures