a, 3D-återgivning av skanningselektronmikrografen av VPC med en trapetsformad (Ω-formad) struktur längs domänväggen, bestående av fyra skarpa hörn och de två paritetsomvända VPC:erna som visas i falska färger. Den övre förlängningen visar den fullständiga tvådimensionella real-space-amplitudkartan för det förökande kantläget. b, Beräknat bakåt/framåt energiförhållande före (ηR1) och efter (ηR2) den Ω-formade defekten i VPC-domänväggen. Insatsen visar hur ryggutbredningsenergierna före och efter defekten i en VPC är nästan oskiljbara över frekvensområdet. Att jämföra detta med bakåt/framåt energiförhållanden för en ooptimerad W1-vågledare i c som tillåter kvantifiering av spridning i ett enda hörn för att vara <0, 07%. Upphovsman:Sonakshi Arora, Thomas Bauer, René Barczyk, Ewold Verhagen och L. Kuipers
Topologiskt skräddarsydda fotoniska kristaller (PhC) har öppnat möjligheten för att uppnå robust enriktad transport av klassiska och kvantsystem. Kravet på oöverträffade styrmöjligheter som stöder obehindrad transport runt brister och skarpa hörn vid telekomvåglängder, utan behov av någon optimering, är grundläggande för effektiv distribution av information genom täta on-chip fotoniska nätverk. Dock, transportegenskaper för experimentella realisationer av sådana topologiskt icke-triviala tillstånd har härletts av överföringsmätningar och även om robusthet har bevisats i de linjära och olinjära regimer, dess exakta kvantifiering är fortfarande utmanande.
I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och applikationer , ett team av forskare under ledning av L. Kuipers från Delft University of Technology och E. Verhagen från AMOLF båda i Nederländerna, rapporterar en noggrann utvärdering av robusthet av fotoniska kantstater vid telekomvåglängder.
De tillverkar en dalfotonisk kristall (VPC) som består av två liksidiga triangulära hål av olika storlek per cell per enhet på en kisel-på-isolatorplattform. Bandstrukturen för en domänvägg som härrör från två paritetsinverterade kopior av ett sådant PhC-gitter innehåller två degenererade kanttillståndets egenmoder med en linjär dispersion. Eftersom dessa tillstånd ligger under ljuslinjen, de kopplar inte till fjärrstrålning och har därigenom försumbara strålningsförluster. Var och en av dessa kantstater har en unik pseudospinn, vilket resulterar i en enda riktning i vilken de optiska tillstånden sprider sig. En anmärkningsvärt stor bredbandsöverföring, som förväntat från ett topologiskt skyddat kanttillstånd, mättes. Vid visualisering av kantlägenas rumsliga vågfunktion med ett fasupplöst optiskt mikroskop nära fältet mätte forskarna med ett högt signal-till-bakgrund-förhållande ett experimentellt extraherat dispersionsdiagram. Tekniken tillät dem att separera framåtförökande ljus från bakåtgående vågor med extrem känslighet och därmed utföra "lokal övervakning av ryggspridning längs domänväggen."
Forskarna kompletterade vidare sin kvantitativa analys genom att mäta egenskaperna hos ett läge som sprider sig längs en topologiskt trivial standard W1 PhC -vågledare.
Teamet fann att "I skarp kontrast till fram- och bakåtläget för en VPC, W1 -lägena visar betydande förlust över defekten. Dessutom, den normaliserade bakåt amplitudkartan visar att de dominerande reflektionerna redan sker vid det första 120 ° hörnet. Lägenergin här omvandlas till en bakreflekterad våg och upplever dessutom spridning utanför planet ". Vidare, för att få en fullständig bild av bidragsspridningsbidraget, forskarna utvecklade en överföringsmatrismodell som entydigt avslöjade att:
"Ett topologiskt skyddat PhC-gitter minskar den experimentellt uppnådda ryggreflektionen från enskilda skarpa hörn med två storleksordningar över hela frekvensområdet för kanttillståndet, i jämförelse med en standard W1 -vågledare. "
