拓扑光子学研究进展

受凝聚态中拓扑相和拓扑相变概念的启发,一种基于拓扑能带论的新的研究领域--拓扑光子学正在兴起,它突破了传统基于实空间光场叠加原理和倒空间固体能带色散理论的光场调控思想,提供了一种新颖的光场调控机制和丰富的输运和光操控性质.例如,背散射抑制且缺陷免疫的边界输运特性、自旋轨道依赖的选择传输特性、高维度的光场调控等.本文将从拓扑光子体系的维度出发,简要介绍不同维度中的拓扑模型、新奇物理现象以及相应的物理图像,如SSH模型、光量子霍尔效应、光量子自旋霍尔效应、Floquet拓扑绝缘体、三维拓扑绝缘体等;结合当前的研究热点,对光子学领域的其他先进拓扑平台也进行了简要的讨论,如高阶拓扑系统、非厄米拓扑系统、非线性拓扑系统等;本文的最后,对相关领域的发展现状、优势与挑战进行了相应的总结与展望.

基于非厄米和拓扑效应的光场调控机制与光学器件研究进展(特邀)

光的传输与调控是光子集成器件发展的重要基础,光子晶体作为一种新型的光学功能材料,在光操控上有着巨大的潜力。与传统的基于实空间光场叠加原理和倒空间固体能带色散理论的光场调控思想不同,受凝聚态物理中拓扑相概念启发,通过在光子晶体的能带系统研究中引入拓扑相能够提供新颖的光场调控机制和丰富的输运以及光操控性质,如高维度的光场调控等。文中分别从非厄米光子体系和拓扑光子学体系两个方面综述了近年来笔者所在的课题组所取得的研究成果。首先,回顾了光学拓扑研究和光学非厄米研究的背景;其次,介绍了在高阶光子拓扑绝缘体、高阶量子自旋霍尔效应、光子晶体的拓扑场局域以及非厄米体系拓扑光传输等领域的研究进展;最后,对研究结果在相关领域如光量子计算、光通信等的应用发展趋势进行了总结与展望。