我校莊松林院士領(lǐng)銜的未來光學(xué)實驗室、超快非線性光學(xué)創(chuàng)新團隊程慶慶教授聯(lián)合南京大學(xué)、中山大學(xué)、澳大利亞國立大學(xué)和以色列理工學(xué)院，創(chuàng)新地提出非傍軸引發(fā)的非對稱拓撲輸運，成果發(fā)表在國際頂級刊物《自然·通訊》（Nature Communications）上。該成果的發(fā)表為新型集成光子學(xué)元件研究提供了新途徑，同時為非傍軸光子拓撲的研究提供了新平臺，使得波導(dǎo)陣列具備廣闊的應(yīng)用前景和作為基礎(chǔ)研究平臺的學(xué)術(shù)價值。
近些年來，隨著凝聚態(tài)物理在拓撲相領(lǐng)域取得一系列重大進展，如拓撲超導(dǎo)體、Dirac半金屬、Weyl半金屬和Node-Line半金屬等，使得拓撲的自由度倍受廣泛關(guān)注。相比于在光子幅度、頻率、相位、偏振和角動量等固有自由度光場調(diào)控中的優(yōu)異性能，拓撲相在背散射抑制且對缺陷免疫、偏振依賴以及高維拓撲輸運等性質(zhì)能進一步優(yōu)化集成光子芯片的互連性能。因此拓撲自由度和拓撲輸運的出現(xiàn)為光場調(diào)控提供了全新途徑，為光子互連提供新技術(shù)的支撐。該研究將傳播常數(shù)和耦合系數(shù)調(diào)制同時引入至波導(dǎo)陣列中，開展因電磁場含時演化快慢引發(fā)的傍軸和非傍軸問題的研究，搭建Rice-Mele模型化波導(dǎo)陣列并借助微波近場測試手段以探索非傍軸和傍軸條件下拓撲的新機制。該論文引入傳播常數(shù)調(diào)制至波導(dǎo)陣列的設(shè)計中將引起電磁場演化的含時變幻，從應(yīng)用層面上，引發(fā)傍軸和非傍軸條件能否將拓撲態(tài)聯(lián)結(jié)至集成芯片的光子互聯(lián)中。從物理層面上，引發(fā)非傍軸光子體系中如何刻畫電磁場演化的基本問題，該體系研究具備豐富的物理內(nèi)涵。
本論文的第一作者包括上海理工大學(xué)程慶慶教授、南京大學(xué)王懷強副研究員、中山大學(xué)柯勇貫副教授；通訊作者包括澳州國立大學(xué)Yuri Kivshar教授、中山大學(xué)李朝紅教授、以色列理工學(xué)院潘義明博士。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27773-9
供稿：光電學(xué)院
