三维全介电光子拓扑绝缘体

二维拓扑光子系统的发现改变了我们对经典波的电磁传播与散射的看法，并且在三维中寻找类似态（已知存在于凝聚态系统中）已被提出。在此我们证明，在全介电平台上通过结构设计确保电场与磁场间的电磁对偶性，可以构建对称保护的三维拓扑态。磁电耦合充当合成规范场的作用，导致向具有完全三维光子带隙的绝缘态的拓扑转变。具有锥形狄拉克色散和自旋锁定的表面态的出现不受阻碍。通过第一性原理研究数值证实了表面态沿由磁电耦合反转定义的二维域壁的鲁棒传播。表明所提系统代表了模拟有质量狄拉克费米子相对论物理的桌面平台，且所揭示的表面态可解释为限制在具有相反粒子质量的两域间界面的 Jackiw-Rebbi 态。