光子拓扑绝缘体中的自旋与谷极化单向克莱因隧穿
材料科学
2017-07-20 v1 其他凝聚态物理
光学
摘要
凝聚态物理在利用电子自旋自由度方面的进展导致了自旋电子学领域的出现，该领域设想了用于数据传输、计算和存储的更新且更高效的方法[1-3]。这些思想一直启发着光子学中的类似方法，其中通过作用于光的人工合成规范场实现对人工设计的伪自旋自由度的操控[4,5,6]。控制这些额外自由度的能力可以显著扩展可用光学响应的范围，这可能彻底改变光学计算以及在整个电磁频谱上控制光子器件中光的基本手段。在此，我们展示了一类新型光子系统，由有效哈密顿量描述，其中在伪自旋、手性/子格和谷子空间中设计的竞争合成规范场导致其中一个谷处打开带隙，而另一个谷呈现类狄拉克锥形色散。研究表明，这种有效响应对光子传输具有显著影响，其中包括：(i) 自旋极化和谷极化的单向克莱因隧穿；(ii) 在狄拉克连续谱中共存于相反谷和自旋极化下的拓扑边缘态。这些现象为光子学中控制光提供了新途径，特别是通过对其伪自旋和谷自由度的选择性作用实现片上光隔离、滤波和波分复用。
引用
@article{arxiv.1707.05802,
title = {Spin and valley polarized one-way Klein tunneling in photonic topological insulators},
author = {Xiang Ni and David Purtseladze and Daria A. Smirnova and Alexey Slobozhanyuk and Andrea Alù and Alexander B. Khanikaev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.05802},
year = {2017}
}
备注
15 pages, 4 figures