三维光子拓扑绝缘体的实现
经典物理
2019-03-06 v2 介观与纳米尺度物理
光学
摘要
在现代光子器件中，将光子限制于有限体积内需求极高。这促使数十年前光子晶体的发明，其特征是具有禁止光向所有方向传播的光子带隙。近年来，受拓扑绝缘体（TIs）发现的启发，在被称为光子TIs的二维（2D）光子结构中已展示出拓扑保护的光子限制，并在拓扑激光器和鲁棒光延迟线方面具有广阔应用前景。然而，全三维（3D）拓扑光子带隙此前从未实现。在此，我们实验演示了一个具有极宽（>25%带宽）3D拓扑带隙的3D光子TI。该样品由具有强磁电耦合的开口环谐振器（SRRs）构成，表现为“弱TI”，或一叠2D量子自旋霍尔绝缘体。利用直接场测量，我们绘制出体带结构的带隙以及光子表面态的类狄拉克色散，并展示了沿非平面表面的鲁棒光子传播。我们的工作将3D TIs的家族从费米子扩展到玻色子，并为3D几何中的拓扑光子腔、电路和激光器的应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1804.03595,
title = {Realization of a three-dimensional photonic topological insulator},
author = {Yihao Yang and Zhen Gao and Haoran Xue and Li Zhang and Mengjia He and Zhaoju Yang and Ranjan Singh and Yidong Chong and Baile Zhang and Hongsheng Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.03595},
year = {2019}
}