三维光子拓扑绝缘体中的拓扑 Dirac 涡旋模式
光学
2024-11-07 v1
摘要
近年来，Kekulé 畸变光子晶格中的拓扑 Dirac 涡旋模式引起了广泛关注，并在拓扑腔、激光器和光纤等鲁棒光子器件中展现出广阔应用前景。然而，由于电磁波的矢量特性导致复杂的能带色散并使紧束缚模型预测失效，构建具有 Kekulé 畸变的三维拓扑光子结构具有挑战性，因此光子拓扑 Dirac 涡旋模式迄今为止仅限于二维系统。在此，通过直接在具有标量波类能带结构的三维紧束缚类光子晶体中映射三维 Kekulé 畸变紧束缚模型，我们首次从理论上提出并在实验上演示了三维光子拓扑绝缘体中的拓扑 Dirac 涡旋模式。利用微波近场测量，我们直接观察到束缚于并沿一维 Dirac 涡旋线缺陷传播的鲁棒光子拓扑 Dirac 涡旋模式，与紧束缚模型和仿真结果吻合良好。我们的工作为在三维拓扑光子晶体中直接映射紧束缚模型提供了理想平台，并为利用拓扑晶格缺陷在三维空间中操控光开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2411.03738,
title = {Topological Dirac-vortex modes in a three-dimensional photonic topological insulator},
author = {Bei Yan and Yingfeng Qi and Ziyao Wang and Yan Meng and Linyun Yang and Zhen-Xiao Zhu and Jing-Ming Chen and Yuxin Zhong and Min-Qi Cheng and Xiang Xi and Zhen Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.03738},
year = {2024}
}