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基于人工维度的光学拓扑绝缘体

发布:HPLSEeditor    |    2019-03-01 10:59    阅读:479
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拓扑相能够为光子提供拓扑保护,使其沿材料边缘传播?#20445;?#33021;够免受由于材料内无序和瑕疵引起的散射的影响而继续流动。拓扑相已经成功应用于电子系统、电磁波、冷原子声学甚至力学等领域,还有它们的潜在应用领域,?#28909;?#33258;旋电子学、量子?#25169;?#21644;高效激光器等。通常,描述拓扑绝缘体的模型是二维或三维的空间晶格。?#27426;?#22312;晶格的一维空间和人工维度空间(对应于超冷原子的自旋模式)中,已经观察到了拓扑边缘状态,并且原子模型已经被用于人工维度空间中来研究空间晶格中不能被实验室察到的晶格模型和物理现象。在光学中,人工维度的拓扑晶格已经被提出用于高维度物理学现象和光子相互作用的研究中,但到目前为止,还未在人工维度空间中观察到光学拓扑绝缘体。在这项研究中,作者成功通过实验证明了人工维度上光学拓扑绝缘体的存在。作者制造了一种光子晶格,其中光子在具有一个真实空间维度和一个人工模态维度的空间中受到有效磁场的作用。作者的这种设计可以维持这种空间模态晶格中的拓扑边缘状态,从而产生一个强大的拓扑状态,并在二维真实空间晶格的主体上?#30001;臁?#20316;者提出的系统可用来增加光子晶格的维数,并通过特殊设计诱发长程耦合,从而建立可用于研究还未被探索的物理现象的晶格模型。


图1 在人工模态维度中形成一维晶格


图2 二维人工维度空间晶格


图3 实验条件下在人工维度和平庸人工晶格中拓扑边缘状态的演变

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