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分形晶格中的拓扑光子学

更新时间:2020-07-23 23:14点击:

拓扑绝缘体是一种独特的新型材料,其绝缘体积和导电边缘均具有良好的导电性能。在过去的十年中,它们一直处于凝聚态物理学的前沿,并且最近激发了许多经典波系统(如光子学和声学)中拓扑相位的出现。迄今为止,所有拓扑绝缘子的研究都是在具有明确的体块和边缘的整数维(物理上,2-D或3-D)系统中进行的。然而,物理维度并不总是定义系统演化的维度:尽管处于二维或三维领域,一些结构具有非整数(分形)维数。

在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中,以色列理工学院物理系和固体研究所的Mordechai Segev教授及其同事领导的一组科学家开发了周期性驱动分形晶格中的光子Floquet拓扑绝缘体。这种晶格依赖分形光子晶体[Sierpinski垫圈(SG)],由倏逝耦合的螺旋波导组成,可通过飞秒激光写入技术实现。他们计算了拓扑弗洛凯谱,并证明了对应于实空间陈氏1的拓扑边缘状态的存在性。对边缘状态的模拟表明,由拓扑边缘状态组成的波包可以沿外边缘和内边缘传播,而不会穿透“体”,即使在无序和尖角存在的情况下也不会发生后向散射。

科学家们预测:“我们的结果显示了大量新的拓扑系统和新的应用,例如使用拓扑鲁棒性结合增强灵敏度的分形系统进行传感,在非厄米特设置,分形维的拓扑绝缘体激光器。”