集成光子学中的合成维度：从光学隔离到四维量子霍尔物理

集成光子学近期的技术进展推动了工程化玻色系统中的拓扑现象研究。事实上，硅环形谐振腔阵列的可控性为构建具有非平凡拓扑能带的光子晶格并将其集成到光子器件中以供实际应用开辟了新视角。在此，我们通过利用硅环形谐振腔的不同模式作为光子的额外维度，进一步推进了这些发展。沿此合成维度的隧穿通过外部时变调制实现，从而能够产生工程化规范场。我们展示了该方法如何用于在集成光子学中生成各种引人入胜的拓扑现象，范围从空间一维（1D）环形谐振腔链中的拓扑鲁棒光学隔离器，到空间三维谐振腔晶格中四维量子霍尔效应的驱动-耗散类比。我们的方案为在支持多频率通道且展现更高连接度的新型光子晶格设计中利用拓扑效应铺平了道路。