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近日，清華(hua)大(da)學深圳國際研(yan)究生院(yuan)副(fu)教授(shou)宋清華(hua)、研(yan)究員李勃(bo)，清華(hua)大(da)學材料學院(yuan)教授(shou)、中國工程院(yuan)院(yuan)士周(zhou)濟與合作者(zhe)首(shou)次提出一種實動量拓撲光子晶(jing)(jing)體(ti)的概(gai)念，揭示了(le)(le)無序(xu)中穩定拓撲的形(xing)成(cheng)機(ji)制，并實現(xian)了(le)(le)光子晶(jing)(jing)體(ti)的有效信息(xi)編(bian)碼。
實(shi)—動量空間(jian)拓撲光(guang)子晶體(ti)效果示意(yi)圖
在連續域(yu)束縛(fu)態(BIC)中(zhong)引入有(you)效的(de)(de)(de)無序信(xin)息而不破壞BIC的(de)(de)(de)拓(tuo)(tuo)撲特性是拓(tuo)(tuo)撲光(guang)(guang)(guang)學領(ling)域(yu)中(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)個重(zhong)要挑(tiao)戰。為(wei)了解(jie)決這一(yi)問(wen)題，宋(song)清華團隊聯合新(xin)加(jia)坡國立大(da)學教授仇成偉、洛桑聯邦理工(gong)大(da)學教授羅曼·弗(fu)勒里(Romain Fleury)首次提出了一(yi)種(zhong)實動量拓(tuo)(tuo)撲光(guang)(guang)(guang)子晶體的(de)(de)(de)概念(nian)，該研究提出了無序輔助的(de)(de)(de)實動量拓(tuo)(tuo)撲光(guang)(guang)(guang)子晶體，為(wei)拓(tuo)(tuo)撲光(guang)(guang)(guang)學領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)應(ying)用開辟(pi)了新(xin)的(de)(de)(de)方向。這一(yi)創新(xin)性研究，有(you)望推動光(guang)(guang)(guang)子芯片(pian)等微納光(guang)(guang)(guang)學器件(jian)的(de)(de)(de)發展，并可應(ying)用于高穩(wen)定性高容量的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)通信(xin)技(ji)術、高維量子糾纏技(ji)術、生物粒(li)子的(de)(de)(de)精(jing)細光(guang)(guang)(guang)學操控等多個領(ling)域(yu)。
具(ju)有(you)對(dui)結(jie)構(gou)微(wei)擾(rao)免疫的拓(tuo)撲(pu)(pu)共振模式。其電場分(fen)布在結(jie)構(gou)中心(xin)呈現一個奇點，相位分(fen)布具(ju)有(you)非平(ping)庸拓(tuo)撲(pu)(pu)荷，不(bu)受結(jie)構(gou)微(wei)擾(rao)的影(ying)響
BIC處實(shi)現波前調控。通過幾何相位編碼形成的全(quan)息(xi)圖具有寬帶特性(上)，而由BIC拓撲產(chan)生(sheng)的渦旋光具有窄帶特性
相(xiang)關研究(jiu)成果(guo)以“無序輔(fu)助(zhu)的實動量拓(tuo)撲(pu)光子晶(jing)體”為(wei)題(ti)在(zai)線發表于(yu)《自然(ran)》(Nature)雜志。宋清(qing)華、仇成偉、羅(luo)曼·弗勒里為(wei)論(lun)文通訊作(zuo)者，深圳國(guo)際研究(jiu)生院科(ke)研助(zhu)理秦昊(hao)燁(現為(wei)洛(luo)(luo)桑聯(lian)邦理工(gong)大(da)學博(bo)士生)為(wei)論(lun)文第一作(zuo)者，深圳國(guo)際研究(jiu)生院2022級博(bo)士生蘇增平和洛(luo)(luo)桑聯(lian)邦理工(gong)大(da)學博(bo)士后張哲(zhe)為(wei)論(lun)文共同(tong)第一作(zuo)者。
《自然》(Nature)網站論文(wen)截(jie)圖
本文來源|中國教育報2025年3月24日01版，原標題《清華聯合團隊取得拓撲光學新突破 有望推動光子芯片等微納光學器件發展》
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