从 Dirac 锥中孕育异常点环
光学
2015-09-29 v1
摘要
Dirac 锥是石墨烯和拓扑绝缘体中许多独特电子性质的基础，其能带结构——在两个锥状能带于一点接触——也已在波导阵列中的光子、光学晶格中的原子以及通过偶然简并中实现。Dirac 锥的形变常揭示出引人入胜的性质；例如量子霍尔效应，其中恒定磁场将 Dirac 锥打破为孤立的朗道能级。一个看似无关的现象是异常点，也称为宇称-时间对称破缺点，即两个共振在位置和宽度上均重合。异常点导致反直觉现象，如损耗诱导透明、单向透射或反射，以及具有反转泵浦依赖性或单模运行的激光器。这两个研究领域实际上是相连的：在此我们发现了 Dirac 锥演化为异常点环的能力，我们称之为“异常环”。我们在光子晶体板中实验演示了这一概念。对光子晶体板的角分辨反射测量表明，反射率峰值遵循源于偶然简并的 Dirac 锥的锥状能带结构，而系统的复本征值则形变为被异常环包围的二维平带。这种形变源于偶极和四极共振的辐射速率差异，其作用类似于宇称-时间对称系统中的损耗与增益。我们的结果表明，任何开放系统中存在的辐射都能从根本上改变其物理性质，方式以往仅在存在材料损耗和增益时才预期。
引用
@article{arxiv.1504.00734,
title = {Spawning rings of exceptional points out of Dirac cones},
author = {Bo Zhen and Chia Wei Hsu and Yuichi Igarashi and Ling Lu and Ido Kaminer and Adi Pick and Song-Liang Chua and John D. Joannopoulos and Marin Soljačić},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.00734},
year = {2015}
}