表面麦克斯韦波的拓扑非厄米起源
光学
2019-06-05 v1 量子物理
摘要
描述光波动性质的麦克斯韦电磁学于 150 年前被提出。60 多年前，人们发现光学介质（包括电介质、金属、负折射率材料）之间的界面可以支持表面电磁波，如今这在等离激元学、超材料和纳米光子学中发挥着关键作用。本文表明，由实介电常数和磁导率描述的均匀各向同性介质界面处的表面麦克斯韦波具有纯粹的拓扑起源，可由体-界对应关系解释。重要的是，该拓扑分类由螺旋度算子决定，该算子即使在无损耗光学介质中通常也是非厄米的。决定表面模数量的相应拓扑不变量是一个 Z4 数（或一对 Z2 数），描述了跨界面的复螺旋度谱的卷绕。此外，还有一对额外的非拓扑 Z2 指标，描述了在表面模相图中 TE 和 TM 极化区域。我们的理论为波动物理的若干领域提供了新的视角与见解：麦克斯韦电磁学、拓扑量子态、非厄米波动物理学以及超材料。
引用
@article{arxiv.1901.00346,
title = {Topological non-Hermitian origin of surface Maxwell waves},
author = {Konstantin Y. Bliokh and Daniel Leykam and Max Lein and Franco Nori},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.00346},
year = {2019}
}
备注
12 pages, 3 figures