Fig. 1. Konstruktion av antikiral gyromagnetisk fotonisk kristall. (a) Schematisk illustration av antikiral gyromagnetisk fotonisk kristall. (b) Den första Brillouin-zonen av bikakegaller. (c) Omagnetiserad gyromagnetisk fotonisk kristall. (d) Uniformt magnetiserad gyromagnetisk fotonisk kristall. (e) Sammansatt magnetiserad gyromagnetisk fotonisk kristall. Kredit:Opto-Electronic Science (2022). DOI:10.29026/oes.2022.220001
Topologiska isolatorer, vars skrymmande tillstånd är förbjudna medan yt-/kanttillstånd är ledande och topologiskt skyddade. De senaste framstegen i topologiskt skyddade kanttillstånd har väckt växande uppmärksamhet inom optik- och fotonikgemenskapen. 2008 förutspådde Raghu och Haldane först teoretiskt att ett topologiskt skyddat kiralt envägskanttillstånd kan skapas i analogi med heltalskvantum Hall-effekten i ett tvådimensionellt elektrongassystem, där envägskanttillstånden fortplantar sig längs det motsatta riktningar vid två parallella kanter av en gyromagnetisk fotonisk kristall [Phys. Rev. Lett. 100, 013904 (2008)].
År 2020 föreslog forskargruppen till professor Zhi-Yuan Li från South China University of Technology teoretiskt ett annat spännande fall där envägskanttillstånden vid två motsatta parallella sicksackkanter kan fortplanta sig i samma riktning, och de kallas antikiral en -way edge stater [Phys. Rev. B 101, 214102 (2020)]. Hittills har antikirala envägstillstånd studerats i olika fermioniska och bosoniska system; Men många av studierna fokuserade bara på demonstrationen av antikirala enkelriktade transportegenskaper, och få av dem berör de unika egenskaperna hos antikirala topologiska system och nya tillämpningar.
En ny opto-elektronisk vetenskap studien rapporterar konstruktionen och observationen av topologisk stråldelning med ett lätt justerbart höger-till-vänster-förhållande i en antikiral gyromagnetisk fotonisk kristall. Delaren är kompakt och konfigurerbar, har hög överföringseffektivitet, möjliggör flerkanalsutnyttjande, är överhörningssäker och är robust mot defekter och hinder. Denna prestanda tillskrivs den märkliga egenskapen att antikirala envägskanttillstånd endast existerar vid sicksackkanten men inte vid fåtöljkanten av antikiral gyromagnetisk fotonisk kristall. När de kombinerar två rektangulära antikirala gyromagnetiska fotoniska kristaller som håller vänster- och högerutbredande antikirala envägskanttillstånd respektive, kan dubbelriktat strålande envägskanttillstånd vid två parallella sicksackkanter uppnås. Slutligen designade forskarna en topologisk stråldelning med det konfigurerbara delningsförhållandet som enkelt kan justeras genom att helt enkelt ändra källans exciteringsvillkor. Dessa observationer kan berika förståelsen av grundläggande fysik och utöka topologiska fotoniska tillämpningar.
Fig. 2. Sammansatta antikirala gyromagnetiska fotoniska kristaller som stöder dubbelriktat strålande envägskanttillstånd. (a) En tydlig titt på det tillverkade provet med de övre beklädnadsskikten borttagna. (b-c) Simuleringsresultat av utan respektive med metalliska hinder (gula cylindrar). Obearbetade överföringsdata uppmätt vid fyra envägsvågledarkanaler (d-g) utan och (h-k) med metalliska hinder. Kredit:Opto-Electronic Science (2022). DOI:10.29026/oes.2022.220001
