等离子体光子晶体中谷依赖的拓扑边缘态
等离子体物理
2023-03-23 v1 光学
摘要
本文设计的等离子体光子晶体由气体放电管构成，用于控制电磁波的流动。通过有限元方法计算的能带结构与实验结果一致，即在 1 GHz 至 2.5 GHz 和 5 GHz 至 6 GHz 范围内出现两个不同的衰减峰。采用 Nicolson-Ross-Weir 方法与有效介质理论提取等离子体的电磁参数。测得的电子密度介于 1e11 cm-3 与 1e12 cm-3 之间，验证了仿真中所用参数的正确性，碰撞频率接近 1.5e10 Hz。由于能带结构得到了测量散射参数的佐证，我们将基于量子谷霍尔效应的光子拓扑绝缘体概念引入等离子体光子晶体。构建了具有六方晶格的谷依赖等离子体光子晶体，并通过打破空间反演对称性使谷 K(K') 发生相变。产生了谷-自旋锁定的拓扑边缘态，并由手性源激发。非体态的频率可由电子密度动态调控。该概念为新型可调拓扑边缘态铺平了道路。更有趣的是，当电子密度增大至 3.1e12 cm-3 时，狄拉克锥发生破缺，这不同于施加磁场和改变点群对称性的方法。
引用
@article{arxiv.2303.12184,
title = {Valley-dependent topological edge states in plasma photonic crystals},
author = {Jianfei Li and Chen Zhou and Jingfeng Yyao and Chengxun Yuan and Ying Wang and Zhongxiang Zhou and Jingwen Zhang and Anatoly A. Kudryavtsev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.12184},
year = {2023}
}