Kredit:Tianji Liu et al
Topologisk fotonik är ett framväxande område som ger oöverträffade möjligheter för att kontrollera ljusflödet i fotoniska integrerade kretsar. Med introduktionen av icke-triviala topologiska faser är en enkelriktad gata för ljus möjlig i fotoniska kristaller (PhC) och andra plattformar. Som ett hårt reglerat enkelriktat körfält kan ljus inte reflekteras tillbaka i dessa exotiska strukturer.
Men sådan enkelriktad transport av ljus vid synliga och nära infraröda våglängder kanske inte är robust mot starka tillverkningsdefekter på grund av otillräckligt topologiskt skydd. Dessutom hindrar dålig modinneslutning och begränsad bandbredd den framtida utvecklingen av topologiska fotoniska integrerade kretsar med hög täthet.
För att lösa dessa problem, i en nyligen publicerad studie publicerad i ACS Photonics , Liu Tianji från Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) vid den kinesiska vetenskapsakademin, i samarbete med Satoshi Iwamoto från University of Tokyo och Yasutomo Ota från Keio University, visade numeriskt ovanstående 1 000-faldiga utvidgning av topologiska bandgap i epsilon-nära-noll (ENZ) magneto-optiska (MO) PhCs i jämförelse med tidigare rapporterade resultat.
Den föreslagna tvådimensionella MO-PhC är sammansatt av triangulära MO-prismor med ett bikakegitter inbäddat i en kiselplatta. Med ett applicerat magnetfält tilldelas icke-triviala topologiska egenskaper till de öppna fotoniska bandgapen. I allmänhet är den topologiska gapstorleken extremt liten vid synliga och nära infraröda våglängder, på grund av mycket svaga svar i naturligt förekommande MO-material.
Omvänt kan MO-svar förbättras genom att reducera diagonal permittivitetskonstant element av MO-material med hjälp av artificiella metamaterial. Som ett extremfall leder MO-PhC med ENZ diagonala permittivitetselement till en stor förstoring av topologiska gapstorlekar.
En enkelriktad gata för ljus byggdes med kombinationen av två ENZ-MO-PhCs med motsatt magnetisering. Enkelriktad och tillbakaspridande immuntransport av ljus erhölls numeriskt vid gränssnittet mellan två doktorander. Och transportprestandan var oförändrad även med stora defekter och skarpa kurvor. + Utforska vidare
