扭曲光纤：光子拓扑绝缘体

对称性的破缺与增强是设计拓扑鲁棒材料的关键要素。虽然磁场可以在电子和微波系统中打破时间反演对称性以创建陈绝缘体，但在光频段，天然材料无法响应磁场，这对拓扑增强器件的可扩展利用提出了挑战。在此，我们利用光纤的自然几何结构，通过在制造过程中扭曲光纤来构建可扩展的光子陈绝缘体。光纤内部的扭曲打破了有效的时间反演对称性，并诱导出赝磁场，我们通过光子朗道能级观察到了这一效应。不可避免的是，这种扭曲通过有效折射率的抛物线分布引入了一种竞争性的拓扑破坏效应。通过模拟指导实验材料设计，我们发现了实空间陈数得以存活的“金发姑娘”区间，从而保证了对任何对称类别的制造诱导无序的拓扑保护。