全介电光子晶体中基于双重拓扑谷-霍尔扭折模的二次谐波生成

非线性拓扑光子学探究拓扑相与非线性光学领域的共通课题，有望为拓扑光子学开辟新范式。在此，我们展示了全介电光子晶体（PhCs）中通过双重拓扑谷-霍尔扭折模非线性相互作用实现的二次谐波生成（SHG）。我们首先表明，通过在二维蜂窝状 PhCs 中打开相应狄拉克点，可在频率对 $\omega_0$ 与 $2\omega_0$ 附近产生两个拓扑频率带隙。以镜像对称方式拼合的两块 PhCs 之间扭折型畴壁界面上，会在两个频率带隙内产生谷-霍尔扭折模。重要的是，通过全波模拟与模色散分析，我们证明可实现借助两带隙内谷-霍尔扭折模非线性相互作用的、可调双向相位匹配 SHG。特别地，利用与谷-霍尔扭折模磁部分相关的斯托克斯参数，我们引入新概念——SHG 方向二色性，用以表征传感手性分子的光学探针。我们的工作为全介电材料平台上拓扑保护的非线性频率混合与有源光子器件开辟了新途径。