光子时间晶体中拓扑保护的超光速对湮灭
光学
2025-10-13 v1
摘要
光子时间晶体(PTCs)——介电常数随时间周期性调制的介电介质——可映射为具有虚质量的 Dirac 方程,从而打开一个动量间隙(k-gap),其中模式呈指数增长或衰减。本文我们引入一系列时域 Jackiw-Rebbi kink,作为 Dirac 质量的可编程翻转,交换间隙内放大与衰减的模式。通过以受控相对相位发射两个种子脉冲,我们展示了时空域中的拓扑对湮灭,即反向传播的 k-gap 放大模式之间的相位选择性抵消。由此产生的时空级联看似超光速,但因果律得以保留,因为级联图样不携带净能流。为便于实现,我们构建了一个最小时变非厄米晶格模型,并复现了相位选择性的对湮灭行为,建立了直接的连续-晶格对应关系。我们的结果将拓扑 kink 识别为操控时变介质中模式增长与波传播的时域门控机制。
引用
@article{arxiv.2510.08995,
title = {Topologically-protected superluminal pair annihilation in photonic time crystals},
author = {Liang Zhang and Chenhao Pan and Jinze He and Danni Chen and Zirui Zhao and Qingqing Cheng and Yiming Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.08995},
year = {2025}
}
备注
15pages,3 figures