超表面散射矩阵中的拓扑奇点：从节线到异常线

近年来，由哈密顿量矩阵描述的光子结构的拓扑性质已被广泛研究。光子系统通常是开放系统，其与环境的耦合由散射矩阵表征，散射矩阵同样可以展现拓扑特征。在本工作中，我们发现拓扑奇点可以在具有三维开放边界的二维周期光子系统的散射矩阵中表现出来，从而引入了一种描述散射的全新拓扑方法。我们阐述了对称性的重要性，并证明镜像对称在三维频率-动量空间中导致恶魔点和节线的形成，在材料损耗存在的情况下这些结构转变为异常点和异常线。散射矩阵特征值结构中的这些拓扑特征表现为交叉偏振散射相位中的涡旋线，在频率-动量空间中建立了特征值问题与可观测散射现象之间的直接联系。我们使用反射型非局域超表面通过数值和实验展示了这些现象。这些发现将拓扑奇点的概念扩展到散射矩阵，为新型光子器件和波前工程技术的开发铺平了道路。