Unveiling pseudospin and angular momentum in photonic graphene
赝自旋是石墨烯固有的一个额外的自由度，在理解许多基本现象如反常量子霍尔效应、电子手性和克莱因悖论中起着关键作用。与电子自旋不同，赝自旋在传统上被认为是一个不可测量的量，不受斯特恩-格拉赫实验的影响。然而，最近有人提出，石墨烯赝自旋是一个真实的角动量，可能会表现为一个可观测的量，但到目前为止，这种动量的直接测试仍然没有成果。在这里，通过选择性激发两个子晶格的人工光子石墨烯，我们证明了赝自旋介导的涡旋产生和拓扑电荷翻转，否则均匀的光束与布洛赫动量穿越狄拉克点。通过线性无质量Dirac-Weyl方程的数值解的验证，我们证明了赝自旋可以完全转化为轨道角动量，从而坚持了赝自旋不仅仅是理论上的优雅，而是物理上可测量的信念。
2014-12-18 cond-mat.mes-hall
Topological creation and destruction of edge states in photonic graphene
我们从理论上和实验上证明了经典光在“光子石墨烯”中的拓扑转变：蜂窝几何形状排列的波导阵列。由于系统是单轴应变（压缩），两个独特的狄拉克点（存在于传统石墨烯的光谱中）合并并相互湮灭，形成带隙。结果，边缘状态在锯齿形边缘上被创建，并且在胡须边缘上被破坏。这些结果适用于任何2D蜂窝型结构，从碳基石墨烯到光子晶格和晶体。
2012-11-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Valley-protected backscattering suppression in silicon photonic graphene
本文研究了全介质硅光子石墨烯的谷自由度。从非零谷陈数的观点重新讨论了反转对称性破缺下的光子带隙开放物理。通过观察时变电场，揭示了具有相反轨道角动量的体谷模。光子狄拉克哈密顿量很好地说明了拓扑跃迁。研究了Z形弯曲波导的谷相关边缘态和谷保护后向散射抑制。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene-based one-dimensional photonic crystal
提出了一种新型的一维（1D）光子晶体，该光子晶体由周期性排列的石墨烯和电介质条交替堆叠而成，并嵌入到背景电介质中。在Kronig-Penney模型的框架下求解了电磁波在这种结构中传播的波动方程。分析了一维石墨烯基光子晶体的能带结构与填充因子和石墨烯条间介质厚度的关系。通过在石墨烯和电介质条交替堆叠的位置上放置额外的电介质形成的光子晶体的缺陷，获得了与电磁波局域化对应的光子频率。
2011-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Plasmonics in the visible domain for a one-dimensional truncated photonic crystal terminated by graphene: sensing beyond Dirac point's approximation
在Kretschmann构型下，在涂覆石墨烯层的一维光子晶体中，TE波的偏振可以激发出可见的表面等离子体共振（SPR）.在这项工作中，等离子体激元布洛赫波的狄拉克点以外的一维石墨烯基的光子传感结构的性质进行了数值研究。我们表明，在可见光区的建议的光子器件的反射光谱中的出射等离子体下降表现出可调的化学势和跳跃参数调制后的特性。传感器在可见光区的灵敏度进行了数值评估，并与那些考虑在太赫兹制度的表面等离子体共振进行了比较。
2021-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exchange splitting and exchange-induced non-reciprocal photonic behavior of graphene in CrI3-graphene vdW heterostructures
采用密度泛函理论和电磁场计算相结合的方法，研究了单层三碘化铬（CrI 3）-石墨烯范德华（vdW）异质结中石墨烯的交换分裂及其电磁响应.虽然有效的交换领域是在数百特斯拉，为平衡分离非互易效应被发现是弱的相比，可比的外部磁偏置。对于非平衡分离，非互易效应可能很大。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene Photonics and Optoelectronics
石墨烯丰富的光学和电子性质吸引了人们极大的兴趣。石墨烯具有高流动性和光学透明度，以及灵活性，鲁棒性和环境稳定性。到目前为止，主要的重点是基础物理和电子设备。然而，我们相信它的真正潜力在于光子学和光电子学，即使在没有带隙的情况下，它独特的光学和电子特性的组合也可以得到充分利用，狄拉克电子的线性色散使超宽带可调谐性成为可能。石墨烯在光子学和光电子学中的崛起表现在最近的几项成果中，从太阳能电池和发光器件到触摸屏，光电探测器和超快激光器。在这里，我们回顾了这一新兴领域的最新技术。
2010-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge states protected by chiral symmetry in disordered photonic graphene
我们实验研究了非关联复合和结构无序对光子石墨烯的影响。我们发现，在结构无序的情况下，不仅保持了手征对称性，而且零能态密度消失。这与复合无序相反，复合无序中的手征对称性以及态密度的消失被破坏。我们的观察结果通过在无序光子石墨烯中的胡须边缘激发边缘态得到了实验证明。
2013-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin-dependent Klein tunneling in polariton graphene with photonic spin-orbit interaction
我们研究了极化激元石墨烯中的克莱因隧穿。我们证明了与TE和TM光子模之间的能量分裂相关的光子自旋轨道耦合可以被描述为一个出射的规范场。它在狄拉克点附近的小能量范围内抑制了克莱因隧穿。由于极化激元自旋各向异性相互作用，偏振光泵浦允许产生作用于单个极化激元自旋的势垒。我们表明，由此产生的自旋相关的克莱因隧道可以用来创建一个完美的传输偏振旋转器在微观尺度上操作。
2015-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Graphene photodetector integrated on a photonic crystal defect waveguide
提出了一种基于硅光子晶体缺陷波导的石墨烯光电探测器。光子结构用于将传播光限制在石墨烯层中的狭窄区域中以增强光-物质相互作用。此外，它被用作分裂栅电极，以在光吸收区附近创建pn结。光子晶体缺陷波导允许石墨烯中发生的温度分布到光电压的最佳光电转换，这是由于波导两侧上的附加硅板，与传统的槽波导设计相比，增强了器件响应。实现了4.7 V/W的光响应度和18 GHz的电带宽（设置限制）。在0.4V的中等偏压下，获得了0.17A/W的光电导响应。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin-orbit coupling in photonic graphene
我们在原子蒸气室中利用电磁感应透明实验产生蜂窝状折射率图案。我们从实验和理论上研究了偏振光在这种“光子石墨烯”中的传输。我们证明了一个有效的自旋轨道耦合出现作为一个修正的傍轴光束方程，因为强的空间梯度的介电常数。它导致了石墨烯晶格的狄拉克点处的自旋和角动量的耦合。我们的研究结果表明，偏振度起着重要的作用，在许多配置，它以前被忽视。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-Contrast Electro-Optic Modulation of a Photonic Crystal Nanocavity by Electrical Gating of Graphene
我们展示了一个高对比度的电光调制的光子晶体纳米腔集成的电控单层石墨烯。采用高品质（Q）因子空气槽纳米腔设计用于光场与石墨烯片之间的高重叠。调谐石墨烯的费米能级高达0.8 eV，使其复杂的介电常数，这允许调制的腔反射超过10 dB的摆动电压仅为1.5 V，我们还观察到一个可控的谐振波长偏移接近2 nm的波长为1570 nm和Q因子调制超过3。这些观察允许在不同化学势下的石墨烯复合物介电常数的腔增强测量，与门控下的石墨烯介电常数的理论模型一致。这种基于石墨烯的纳米腔调制证明了石墨烯集成硅光子芯片中高对比度、低功率频率选择性电光纳米腔调制器的可行性。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of a Dirac point in microwave experiments with a photonic crystal modeling graphene
我们测量了由874个金属圆柱体组成的微波光子晶体的透射和反射光谱。这些光谱显示出狄拉克点的明显证据，狄拉克点是相对论性无质量费米子光谱的一个特征。事实上，狄拉克点是石墨烯电子能带结构的一种特殊性质，其性质因此可以由相对论狄拉克方程描述。在狄拉克点附近，测得的反射光谱类似于在石墨烯薄片的扫描隧道显微镜中通过电导测量获得的那些。
2010-05-25 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Klein tunneling in driven-dissipative photonic graphene
我们从理论上研究了光子人造石墨烯中的Klein隧穿过程。克莱因隧穿是一种具有狄拉克色散的粒子通过势阶跃时表现出特征性的角度和能量依赖性透射的现象。我们考虑一个普通的光子系统，由一个蜂窝状阵列的网站与损失，由相干单色光照明。我们展示了如何从驱动耗散系统的稳态场分布中获得透射和反射系数。尽管存在光子损耗，我们还是恢复了克莱因隧道一般理论预测的主要散射特征。负折射和谷间散射的取向依赖性的签名也突出显示。我们的研究结果将刺激复杂的传输现象的实验研究，使用驱动耗散光子模拟器。
2017-07-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic band gap of a graphene-embedded quarter-wave stack
在这里，我们提出了一种机制，用于定制的光子能带结构的四分之一波长堆叠，而不改变其物理周期通过嵌入导电片。石墨烯被用作一个现实的，二维的导电片和研究。在石墨烯嵌入的四分之一波长堆叠中，布拉格散射和石墨烯电导贡献的协同作用在降低的布里渊区的中心处打开光子带隙，这在传统的四分之一波长堆叠中不存在。这种光子带隙在固定的较低的带隙边缘处显示出巨大的、与损耗无关的光学态密度，其特征频率为四分之一波长堆叠的偶数倍。这种新型的导电片诱导的光子带隙为增强光与物质的相互作用提供了一个新的平台。
2013-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Angular-dependent Klein tunneling in photonic graphene
克莱因佯谬是相对论粒子通过高势垒的完美隧穿。作为粒子物理学的一个奇怪特征，它是石墨烯特殊导电性能的原因。它最近在原子凝聚体和拓扑光子学和声子学的背景下进行了研究。虽然在理论上完美的隧穿只适用于垂直入射，但到目前为止，克莱因隧穿的角度依赖性及其随势垒高度的强烈变化还没有实验测量。在这项工作中，我们利用原子蒸气细胞的多功能性，近轴光束传播和电磁感应透明的指数图案化。我们报告了第一个实验观察到的完美克莱因传输在二维光子系统（光子石墨烯）在正常入射和测量的角度依赖性。与直觉相反，但与狄拉克方程一致，我们观察到克莱因透射率随角度的衰减通过增加势垒高度而被抑制，这是石墨烯及其类似物导电性的关键结果。
2021-12-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene fish-scale array as controllable reflecting photonic structure
我们报道了一种新型的可控反射阵列的谐振特性，这种阵列由放置在金属背衬的介质衬底上的曲折状石墨烯条组成。该结构表现出两种共振，表现为反射率的尖锐深度。第一个存在，因为该结构的周期性单元的条带具有用于诱导表面等离子体激元的共振尺寸。第二类共振由作为平面光子晶体的整个结构的TM本征波的激发来定义。后者的谐振不依赖于是否有谐振尺寸的单位单元的条带。
2015-07-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Damped photonic modes in helical graphene
Erzurum Technical University（埃尔祖鲁姆理工大学）；Eastern Mediterranean University（东地中海大学）
该研究通过分析螺旋石墨烯中的光子模式，揭示了其在不同螺距下的衰减特性，为超快光电探测器和量子材料设计提供了理论基础。
2025-05-06 cond-mat.mes-hall hep-th physics.optics
Scattering of surface plasmon-polaritons in a graphene multilayer photonic crystal with inhomogeneous doping
考虑了表面等离子体激元-极化激元沿掺杂石墨烯片叠层的传播。这个辅助问题用于讨论：（i）这种模式在堆叠和真空之间的界面处的散射;（ii）在电子掺杂突变的界面处的散射。然后将形式主义扩展到{ \it障碍问题}。在该系统中，发现了等离子体激元模式的丰富物理，显示：全反射，全透射，法布里-珀罗振荡，和光子模式的耦合。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical Snake States in Photonic Graphene
本研究在通过柱间距调制产生有效应变和人工规范磁场的光子石墨烯中提出光学蛇态，并用紧束缚连续模型与数值模拟验证其谷依赖横向传播，可用于谷滤波。
2024-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Terahertz Transverse-Electric- and Transverse-Magnetic-polarized waves localized on graphene in photonic crystals
我们预测的TE和TM偏振的局部电磁波，可以传播\emph{in the same frequency range}沿石墨烯层插入在光子晶体的共存。此外，我们研究了这些模式的激发由外部波，并已表明，样品transmittance的共振峰应观察到由于本地化波的激发，独立的激发波的偏振。导出的局域模式的色散关系的简单性和激发两种偏振波的可能性提供了一种测量石墨烯电导率的方法。
2014-08-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin-orbit coupling and optical spin Hall effect in photonic graphene
研究了光子蜂窝晶格中TE和TM光模分裂引起的自旋轨道耦合。使用紧束缚方法，我们计算了解析的能带结构。在狄拉克点附近，我们导出了一个有效的哈密顿量。我们发现，局部约化对称性（$\mathrm{D_{3h}}$）将TE-TM有效磁场转化为具有Dresselhaus对称性的出射场。结果，粒子变得巨大，但没有间隙打开。光学自旋霍尔效应揭示了出射场的对称性。
2014-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced Photodetection in Graphene-Integrated Photonic Crystal Cavity
我们证明了通过耦合到长光子晶体线性缺陷腔中的慢光模式来控制石墨烯光电探测器中的光响应度的增强。在布里渊区（BZ）边界附近，多腔模的光谱耦合导致1530 ~ 1540 nm的宽带光电流增强。远离BZ边界，单个腔共振在窄共振峰中增强光电流八倍。讨论了通过入射场与石墨烯腔系统的临界耦合来优化光电流。增强的光电流证明了波长级石墨烯光电探测器用于具有高光谱选择性和宽带响应的高效光电探测的可行性。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spontaneously Broken Particle-Hole Symmetry in Photonic Graphene with Gain and Loss
我们考虑具有平衡增益和损耗的粒子-空穴对称光子石墨烯。我们发现，边缘状态的纯虚本征值出现沿锯齿形边缘。我们提出了一个想法，这些边缘状态的保护自发破缺的粒子-空穴对称性。我们讨论的边缘状态是拓扑的意义上说，例外环是强大的对称性保护混乱。如果无序太强而不能恢复自发破缺的粒子-空穴对称性，那么这种对边缘态的保护就失去了。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-Markovian dynamics of a qubit on the zigzag edge of photonic graphene
Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）
本文解析研究了光子蜂窝晶格锯齿形边缘上量子位的非马尔可夫动力学，发现零能平带抑制长时尾部并驱动阻尼拉比振荡，为量子模拟提供新平台。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic spin Hall effect in bilayer graphene Moiré superlattices
超结构的形成-具有相关的莫尔图案-在扭曲双层石墨烯的非凡光学和电子特性中起着至关重要的作用，包括最近观察到的非常规超导性。本文基于光子自旋霍尔效应提出了一种新的跨学科方法来确定扭曲双层石墨烯中的莫尔角。我们发现，光子自旋霍尔效应表现出清晰的指纹的底层莫尔图案，和相关的光束位移远远超出目前的实验灵敏度在近红外和可见光范围。通过发现最大光子自旋霍尔效应位移的频率位置对莫尔角的依赖性，我们认为后者可以明确地通过全光学远场测量访问。我们还公开了，当与古斯-汉兴效应结合时，光的自旋霍尔效应能够完全确定双层的电子电导率。总之，我们的研究结果表明，亚波长的自旋轨道相互作用的光提供了一个前所未有的工具集，研究多层二维范德华材料的光电性能。
2018-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of novel edge states in photonic graphene
石墨烯是一种由碳原子蜂窝状晶格组成的二维材料，近年来其有趣的性质吸引了人们的极大兴趣。具体而言，石墨烯中的电子表现为无质量相对论粒子的事实引起了非常规现象，例如克莱因隧道效应、反常量子霍尔效应和应变诱导的伪磁场。石墨烯边缘态在理解和使用这些电子特性方面起着至关重要的作用。然而，边缘的粗糙或不纯性质妨碍了直接探测边缘状态及其能带结构的能力。也许最好的例子是胡子边（也称为克莱因边）上的边态，到目前为止还没有观察到-因为这样的边在石墨烯中是不稳定的。在这里，我们使用石墨烯的光学等效物-光子蜂窝晶格-从实验和理论上研究边缘态及其特性。我们直接对这种光子石墨烯的锯齿形边缘和胡须边缘上的边缘状态进行成像，测量它们的色散特性，最重要的是，找到了一种新型的边缘状态：一种位于胡须边缘上的边缘状态，这种边缘状态是未知的，无法通过传统的紧束缚理论解释。这种新的边缘态位于边缘能带结构中的van-Hove奇点附近，并且可以被归类为没有任何表面缺陷的Tamm态。我们的光子系统提供了探索新的石墨烯相关现象的机会，这些现象在传统的碳基石墨烯中很难或不可能获得。石墨烯型结构中的边缘态在实现光子拓扑绝缘中起着核心作用，其中光可以沿着光子结构的边缘传播而没有任何寄生散射。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Link between the photonic and electronic topological phases in artificial graphene
近年来，无论是在光子学还是在电子学中，对物质的拓扑相的研究都已成为一个非常令人兴奋的研究领域。然而，到目前为止，电子和光子性质一直被认为是完全独立的。在这里，我们建立了同一材料系统的电子和光子拓扑相位之间的联系，并从理论上证明它们是密切相关的。我们提出了一个实现的Halflion模型作为一个图案化的二维电子气，并确定其光学响应使用久保公式。结果表明，图案化电子气的电子和光子相图是严格相关的。特别是，该系统具有平凡的光子拓扑时，反转对称是普遍的破缺对称，而它有一个占主导地位的破缺时间反演对称，类似于电子的情况下，一个非平凡的光子拓扑。为了证实这些预测，我们用数值方法证明了在一个平凡的光子材料的界面上出现了拓扑保护的单向电磁边态。
2017-12-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strain effects on optical properties of linearly polarized resonant modes in the presence of monolayer graphene
最近，在石墨烯的存在下，基于光子谐振器的光学传感器件的改进引起了极大的关注。本文基于传输矩阵方法和入射电磁波的TE极化，分别数值计算了一维光子谐振器和应变石墨烯表面等离子体共振的透射谱和反射谱。我们证明了石墨烯中相对较小的应变场可以调制缺陷晶体光子带隙内的线性偏振谐振模。此外，我们还研究了应变对倏逝波技术在单层石墨烯与棱镜干涉时产生的表面等离子体共振的影响。
2021-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Detecting the Berry curvature in photonic graphene
本文描述了一种从蜂窝格子结构倏逝耦合光波导微扰阵列中的波包动力学测量Berry曲率的方法。为了解开Berry曲率和能量色散的影响，我们利用差分测量，通过在恒定外力的影响下来回传播波包。通过这种方式，对于具有小的子晶格偏置或应变的光子石墨烯，获得了非零的Berry曲率，其中精确的Berry曲率与从半经典动力学导出的Berry曲率之间的相对误差可以忽略。对于应变晶格，我们证明了鲁棒性的Berry曲率纹理的布里渊区相比，能量色散。我们还评论的实验实现建议的Berry曲率映射在光子学。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic realization of a generic type of graphene edge states exhibiting topological flat band
本研究利用光子平台理论与实验验证了细枝形石墨烯边缘态，发现其为与扶手椅边缘互补的通用HCL边缘，具有零能简并拓扑平带，可呈伸长或紧致局域化，拓宽了石墨烯边缘态认知，为人工类狄拉克材料波局域化提供新可能。
2023-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Magic Angle and Wall State in Twisted Bilayer Photonic Graphene
石墨烯是一种单层蜂窝状的碳原子晶格，自发现以来，它表现出了非常规的现象，引起了人们的极大兴趣。最近，在魔角扭曲双层石墨烯中观察到了由莫尔条纹诱导的Mott类绝缘体态和超导态，特别是在电子之间没有关联的情况下，这为强关联现象的理解和研究提供了更多的线索.光子作为玻色子，与费米子的行为不同，也可以恢复石墨烯的非常规现象，例如由于不稳定性，甚至从未在石墨烯中观察到的胡须边缘状态。在这里，我们提出了一个扭曲的双层光子石墨烯的魔角和壁态的直接观察。我们分别在魔角附近AA和AB堆积顺序的区域成功观察到光子的强局域化和快速扩散。最重要的是，我们发现了一个壁态，在最低能带中具有AA和AB/BA堆叠顺序的区域，显示出明显分离的光子分布。壁态的形成机制有助于理解魔角扭曲双层石墨烯中Mott类绝缘态和超导态的同时存在。扭曲双层光子石墨烯中魔角的可达性为石墨烯超晶格增加了玻色子行为，对壁态的观察也将加深对物质的理解。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Full-range Gate-controlled Terahertz Phase Modulations with Graphene Metasurfaces
电磁波的局域相位控制是全息成像、偏振和波前操纵等一系列应用的基础，在光子学研究中具有重要意义。然而，目前可用的笨重的无源相位调制器仍然是光子集成的障碍。在这里，我们展示了在太赫兹（THz）制度，实现基于石墨烯的门调谐超薄反射超颖表面的全范围主动相位调制。一个端口谐振器模型，我们的全波模拟的支持下，揭示了我们的极端相位调制的基本机制，并指出可调谐光子器件的设计的一般策略。作为一个特定的例子，我们展示了一个门可调太赫兹偏振调制器的基础上，我们的石墨烯超颖表面。我们的研究结果铺平了道路，令人兴奋的光子应用的基础上主动相位操纵。
2014-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the absorption of graphene in the terahertz range
我们研究了石墨烯在太赫兹（THz）光谱范围内工作的光子晶体。我们表明，石墨烯的吸收成为频率的调制函数，并可以增强超过三倍，在特定的频率值，这取决于系统的参数。半无限大光子晶体的问题也得到了解决。
2013-03-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interfacial Charge Transfer and Ultrafast Photonics Application of 2D Graphene/InSe Heterostructure
本研究通过机械剥离制备石墨烯/InSe异质结构，揭示其界面电荷转移机制，并利用内建电势和宽带非线性吸收实现锁模激光应用，丰富了超快光子学可饱和吸收体。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transfer matrix method for optics in graphene layers
发展了一种用于非相互作用石墨烯层光学计算的传输矩阵方法。在此方法的框架内，光学性质，如反射，透射和吸收的单层，双层和多层石墨烯进行了研究。我们还将该方法应用于由周期性排列的石墨烯层组成的结构，揭示了定义良好的光子能带结构，甚至光子带隙。最后，我们讨论了石墨烯等离子体激元，并介绍了一种简单的方法来调整等离子体激元色散。
2012-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chalcogenide Glass-on-Graphene Photonics
二维（2-D）材料由于其跨越光发射、调制、可饱和吸收和非线性光学的奇异光学特性而引起集成光子学的极大兴趣。为了利用它们的光学特性，这些原子级薄的材料通常通过转移过程附着在预制器件上。在本文中，我们提出了一种新的路线，二维材料集成与平面光子学。这种方法的核心是使用硫族化物玻璃，这是一种多功能材料，可以直接在各种2-D材料上沉积和图案化，并且可以同时用作2-D材料的光导介质、栅极电介质和钝化层。除了声称与传统转移工艺相比提高了制造产量和吞吐量外，我们的技术还实现了非常规多层器件几何形状的优化设计，用于增强2-D层中的光-物质相互作用。利用这种简单的集成方法，我们展示了一系列高性能的石墨烯上玻璃器件，包括超宽带片上偏振器，节能热光开关，以及基于石墨烯的中红外（中红外）波导集成光电探测器和调制器。
2017-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical properties of honeycomb photonic structures
我们研究，理论和实验，不同类型的蜂窝光子结构，也被称为“光子石墨烯”的光学特性。首先，我们采用双光子聚合的方法来制备蜂窝结构。在实验中，我们观察到一个强大的衍射从有限数量的元素，从而提供了一个独特的工具来定义的精确数量的散射元素的结构，通过肉眼。然后，我们从理论上研究了蜂窝单层和二维平行介质圆棒结构的透射谱。当棒材料$\varepsilon$的介电常数增加时，我们揭示了当最低TE ${}_{01}$ Mie带隙在最低布拉格带隙以下打开时，二维光子石墨烯结构转变为超材料。我们还观察到两个狄拉克点的二维光子石墨烯的能带结构中的$K$点的布里渊区和演示的狄拉克透镜TM偏振的表现。狄拉克透镜的性能是，2D光子石墨烯层将来自点源的波转换成具有平坦相位表面的光束，该光束在狄拉克频率下用于TM偏振。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strain-tunable synthetic gauge fields in topological photonic graphene
我们提出了一种简单有效的方法来设计，通过应变工程，光子拓扑绝缘体支持高品质因数的边缘状态。手征应变工程在两个域中产生相反的合成规范场，导致具有相同能量间隔但不同拓扑数的朗道能级。这两个拓扑域的边界主机强大的时间反转和自旋动量锁定的边缘状态，表现出高的品质因数，由于连续的应变调制。通过对合成的规范场进行整形，我们得到了一个显著的场限制和可调谐性，其中应变强烈影响边缘态的局域化程度。值得注意的是，双域设计稳定了应变诱导的拓扑边缘状态。应变工程的大的潜在带宽和在制造阶段诱导机械应力的机会使得光子学中的许多潜在应用具有很大的可扩展性，例如可调谐微腔，新的激光器和信息处理设备，包括量子机制。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Force sensing with a graphene nanomechanical resonator coupled to photonic crystal guided resonances
本研究提出用光子晶体导模共振替代反射镜，通过模拟证明可将石墨烯纳米机械谐振器的力传感响应度提高一个数量级，实现低光功率、高信噪比的热振动分辨，为超灵敏力检测提供简单光学方案。
2025-07-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin-to-orbital angular momentum conversion in non-Hermitian photonic graphene
本文提出在非厄米光子石墨烯中通过自旋-轨道耦合将自旋角动量转换为轨道角动量的机制，利用光束旋性和晶格交错作为两个控制旋钮实现按需调控，对光通信具有重要意义。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Superconducting photonic crystals
采用平面波展开法对一种新型超导光子晶体的能带结构进行了数值计算。分析了由无限长平行超导圆柱阵列组成的二维光子晶体的态密度和光子带隙宽度与填充因子的关系。
2006-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultracold atoms in optical lattices induced by photonic crystals
提出了一种在光子晶体中制备光晶格的方法。通过在光子晶体中设置扩展模，可以将超冷原子安装在不同类型的场强分布中。这种构造光晶格的新方法可以通过制造适当几何形状的光子晶体来产生更精细的周期势。我们用正方形晶格来举例说明这一点，并评论使用有缺陷的几何形状的可能性。
2009-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Skew scattering and ratchet effect in photonic graphene
本文理论上研究了光子石墨烯中由三角形缺陷引起的斜散射，证明其产生棘轮效应，并通过数值求解薛定谔方程揭示微观机制，实现噪声初始条件下的单向通量。
2024-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Observation of Ground and Excited Flat Band States in Graphene Photonic Ribbons
理解波的输运和局域化是研究不同性质晶格的主要目标。一般来说，在一个完美的周期性和无无序系统上抑制能量传输是具有挑战性的，然而，由于能谱中存在无色散（平坦）带，一些特定的晶格几何形状允许局部化。在这里，我们报告的实验实现的准一维光子石墨烯带支持四个平带。我们研究的基本模式和偶极模式，这是类似的s和p轨道，分别的动力学。在实验中，两种模式（轨道）有效地相互解耦，这意味着两组六个带，其中两个是完全平坦的。使用图像发生器设置，我们激发的s和p平带模式，并首次展示其无衍射传播。我们的研究结果打开了一个令人兴奋的路线光子仿真更高的轨道动力学。
2017-09-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological photonics by breaking the degeneracy of line node singularities in semimetal-like photonic crystals
简并是各种物理系统中普遍存在的现象，其根源在于几何对称性的保持。在电子和光子晶体系统中，这种简并性通常可以通过相同能量的光子模式之间的强相互作用来打破，其中模式之间的能级排斥和杂化导致光子带隙的出现。然而，大多数情况下，这种现象不会导致在整个布里渊区上形成完整的和反向的带隙。在这里，通过系统地破坏二维正方形光子晶体的对称性，我们研究了狄拉克点，线节点奇异性和反向带隙的形成。这种完全带隙的形成是由于沿半金属类光子晶体的线节点的简并模式之间的能级排斥，在整个布里渊区。我们的数值实验是由一个自制的基于多重网格有限元方法的数值框架。开发的数值工具箱和我们的观察铺平了道路，设计完整的带隙光子晶体和探索对称性的作用，甚至更复杂的订单在光子晶体系统的光学行为。
2022-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Adiabatic Dynamics of Edge Waves in Photonic Graphene
研究了光子蜂窝晶格中局域边缘模的传播问题。渐近分析导致一个明确的描述的基本动力学。取决于参数，边缘状态可以存在于整个周期或仅部分周期;在后一种情况下，边缘模式可以有效地分解和分散到主体中。在非线性的存在下，一个“时间”依赖的一维非线性薛定谔（NLS）方程描述了边缘模式的包络动力学。当“时变”系数的平均值产生一个聚焦NLS方程时，孤子的传播表现出来。对于线性和非线性系统，某些长寿的旅行模式与最小的后向散射被发现，他们表现出拓扑保护状态的属性。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.optics
Tilted and type-III Dirac cones emerging from flat bands in photonic orbital graphene
狄拉克材料是Weyl半金属的二维伙伴，其特殊的电子性质源于其能带结构中的线性交叉。当狄拉克点周围的色散倾斜时，出现了复杂的输运现象，如修正的克莱因隧穿，本征反常霍尔效应和亚铁磁性。然而，狄拉克材料是罕见的，特别是倾斜狄拉克锥。最近，人造材料的积木目前的轨道自由度已经出现作为有前途的候选人的工程异国情调的狄拉克色散。在这里，我们利用蜂窝晶格中排列的光子谐振器的轨道结构来实现半狄拉克，倾斜的光子晶格，最有趣的是，III型狄拉克锥，结合平面和线性色散。倾斜的圆锥出现从接触的平面和抛物线带与非平凡的拓扑电荷。这些结果为合成具有非常规输运性质的轨道狄拉克物质开辟了道路，并与极化激元非线性相结合，研究光子晶格中的拓扑和狄拉克超流体。
2018-07-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Landau levels in strained two-dimensional photonic crystals
光子晶体的主要用途是控制光-物质耦合的光子态密度。我们从理论上证明了应变二维光子晶体可以产生人工电磁场和高度简并的朗道能级。由于光子晶体不是紧束缚的，我们采用多尺度展开的全波方程。使用数值模拟，我们观察到色散朗道水平，我们可以通过工程的赝电场被压扁。人工场产生了非周期性纳米光子系统的设计原则。
2020-03-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological valley plasmons in twisted monolayer-double graphene moiré superlattices
本研究将拓扑光子学与莫尔超晶格结合，理论证明小角度转角单层-双层石墨烯莫尔超晶格可作为谷保护等离激元的天然平台，其因畴区光导率差异形成完整带隙，具有非零谷陈数和抗谷间散射的边缘态单向输运特性。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Lasing in optically induced gap states in photonic graphene
本文报道了耦合微柱蜂窝晶格中局域带隙态的极化激元激光。本地化的模式是由激发光束所产生的光学潜力，不需要额外的工程，否则均匀的极化激元晶格。间隙状态的空间形状产生于由激发光束和底层晶格的六边形对称性产生的圆柱势的轨道角动量本征模的相互作用。我们的研究结果提供了深入的工程缺陷状态的二维晶格。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Graphene based functional devices: A short review
石墨烯是一种理想的二维材料体系，是电子和光子器件的桥梁。它还分别打破了电子学和光子学的基本速度和尺寸限制。石墨烯具有宽带、高速、体积小、损耗低的信号传输、发射、调制和检测等多种功能。在这里，我们简要介绍了微波、太赫兹和光频下基于石墨烯的功能器件。讨论了它们的基本物理和计算模型。
2018-10-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Topological photonic crystal with equifrequency Weyl points
三维光子晶体中的外尔点在动量空间中表现为Berry通量的单极子。在这里，一般的对称性分析的基础上，我们表明，一个最小数量的四个相关的（因此equiforms）Weyl点可以实现在时间反演不变的光子晶体。我们进一步提出了一种实验上可行的方法来修改双螺旋光子晶体，以实现四个等距Weyl点，这是明确证实了我们的第一性原理光子带结构计算。值得注意的是，具有相等Weyl点的光子晶体在包括角度选择性、频率选择性、不可见性隐身和三维成像的应用中具有定性优势。
2016-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strong transmission and reflection of edge modes in bounded photonic graphene
本文研究有界光子蜂窝晶格中边缘模式的传播，发现拓扑非平凡时边缘模式在急转弯处强透射，平凡时强反射，并建立渐近理论证明边缘态存在性及非线性边缘孤子的长距离稳定性。
2015-07-02 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.optics
