一维非厄米纳米粒子链中的拓扑声子极化激元

拓扑声子极化激元（TPhPs）是高度受保护且局域化的边缘模式，能够实现电磁波的强 confinement 并对杂质与无序免疫。本文通过构建一维二聚碳化硅纳米粒子链来实现 TPhPs，其模拟了著名的 Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的拓扑性质。我们通过考虑所有近场与远场偶极-偶极相互作用，解析计算了此类链复能带结构。对于纵向模式，我们证明尽管存在非厄米性以及手征对称性破缺，能带拓扑仍可由复 Zak 相刻画，该相为量子化并在二聚化参数 $\beta$ 从小于0.5变为大于0.5时指示拓扑相变，如同常规的厄米 SSH 模型。通过计算有限链的本征模式，我们发现此类 $\beta>0.5$ 的二聚链支持非平庸拓扑本征模式，局域于其两端，表明体-边对应成立。另一方面，对于横向模式，我们通过增大晶格常数发现了拓扑相变，这源于强长程远场横向偶极-偶极相互作用的存在，该相互作用对无限长链随距离 $r$ 以 $1/r$ 衰减。然而，我们惊讶地发现有限链中出现非厄米趋肤效应，导致体-边对应失效。此外，通过纳入局域体态本征模式的影响并提出有限晶格的修正复 Zak 相，我们仍恢复了常规 SSH 模型的拓扑行为。我们还展示了拓扑声子极化激元的激发，并表明其对光子局域态密度（LDOS）的增强。