蜂窝状原子阵列中的拓扑光子带隙

由面内电磁场耦合的二维平面蜂窝晶格两能级原子，其激发谱可能呈现带隙；该带隙可通过施加外磁场，或打破蜂窝晶格所叠加的两个三角子晶格之间的对称性来打开。我们确立了带隙打开的条件，计算了隙宽，并通过拓扑不变量（陈数）刻画了其拓扑性质。带隙的拓扑性质导致在带边附近频率的模式中，两个三角子晶格间的布居不平衡发生反转。它还禁止系统在不关闭能谱带隙的情况下过渡到无限分离、非相互作用原子的平庸极限。用镜间距 $d < {\pi}/k_0$ 的法布里-珀罗腔包围该晶格（其中 $k_0$ 为原子共振频率处的自由空间波数），可在不改变其拓扑性质的前提下，通过抑制能量逸出原子平面而使系统成为厄米系统。相反，较大的 $d$ 允许由于腔镜反射而建立、频率位于自由站立晶格带隙内的传播光学模式，从而关闭该带隙。