Unconventional Flatband Line States in Photonic Lieb Lattices
由于与无色散能带相关的布洛赫波函数的相消干涉和宏观简并，平带系统通常具有“紧凑局域态”（CLS）。使用光子Lieb晶格（LL），我们表明，传统的本地化平带状态本质上是不完整的，与失踪的模式表现为延长线状态，形成不可收缩的环缠绕在整个晶格。在实验上，我们发展了一种连续激光写入技术，建立了一个具有特殊边界的有限尺寸光子LL，从而直接观察到异常扩展的平带线态。这种非常规的线态不能表示为先前观察到的CLS的线性组合，而是来自于非平凡的实空间拓扑。讨论了线态对不完美激发条件的鲁棒性，并说明了它们的潜在应用。
2018-10-30 physics.optics
New face-centered photonic square lattices with flat bands
我们报道了两类新的具有平坦能带的面心光子正方晶格，我们称之为Lieb-I和Lieb-II晶格。在最简单的Lieb-I和Lieb-II晶格的相应晶胞中分别有5个和7个位置。在新的Lieb晶格中的平带$m$的数目与晶胞中的位置$N$的数目通过$m=(N-1)/2$相关。偶数个和奇数个平带的晶格的物理性质是不同的。我们还考虑在这样的Lieb晶格光的本地化。如果输入光束激发平带模，由于平带模中的强局域化，它在传输过程中不会发生扰动。对于Lieb-II晶格，我们还发现，由于某些平带模式的固有振荡特性，光束在传输过程中将振荡，但仍然不起作用。振荡周期由两个平带之间的能量差决定。该研究为平带模式的研究提供了一个新的平台。
2016-05-17 physics.optics
Anisotropic non-Hermitian skin effect in a two-dimensional Lieb photonic crystal
Department of Physics, School of Physics, Hubei University（湖北大学物理科学与技术学院）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）；College of Physical Science and Technology, Central China Normal University（华中师范大学物理科学与技术学院）
本文提出了一种二维非厄密光子晶体，用于实验验证其各向异性非厄密皮肤效应，通过紧束缚模型和非厄密耦合构建非平凡的谱 winding 数，揭示了边界依赖的皮肤效应，并提供了可实现的非厄密皮肤效应原型设计。
2026-05-18 cond-mat.other physics.optics
Topological phase transition induced by modulating unit cells in photonic Lieb lattice
Hubei University（湖北大学）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
本文通过调节单元格空间对称性，在光子Lieb晶格中实现多种拓扑相，包括边和角态，并揭示了高阶拓扑相的相变机制。
2026-01-13 physics.optics
Exciton-polaritons in flatland: Controlling flatband properties in a Lieb lattice
近年来，新型二维材料如石墨烯、铋和过渡金属二硫属化合物由于其独特的物理性质而引起了人们的极大兴趣。一系列物理效应可以通过创建模拟这些二维材料的人造光子晶格转移到光子学领域。在这里，激子极化激元在半导体微腔提供了一个令人兴奋的机会，研究一个复杂的晶格势的光的部分光，部分物质的量子流体。本文研究了埋有光阱的二维Lieb晶格中的激子-极化激元。这种Lieb晶格的$S$和$P_{xy}$光子轨道导致了两个平带的形成，这两个平带对于紧凑局域态的无畸变存储是最感兴趣的。通过使用控制良好的蚀刻和过度生长技术，我们设法控制的陷阱，以及具有很高的精度的网站耦合。这使我们能够在光谱上监测整个布里渊区的平坦带的平坦度。此外，我们证明了这些平带可以直接填充非共振激光激发下的凝聚。最后，使用这种先进的设备的方法，我们证明了共振和确定性激发的平带模式的传输几何形状。我们的研究结果建立了激子极化激元系统作为一个高度可控的，光学多体系统研究平带效应和无畸变存储紧凑的局域态。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Higher-order exceptional point and Landau-Zener Bloch oscillations in driven non-Hermitian photonic Lieb lattices
本文提出在具有复耦合的PT对称光子Lieb晶格中，通过折射率梯度调控实现三阶异常点，并揭示平带激发下Landau-Zener Bloch振荡的不对称能量跃迁、赝厄米传播及经过异常点时的二次发射现象。
2021-08-28 physics.optics
Modulational instability in non-Kerr photonic Lieb lattice with metamaterials
本文分析了具有非克尔非线性的面心正方形晶格波导中无衍射波的调制不稳定性。晶格的晶胞由具有不同光学性质的三种不同波导组成。晶格的色散曲线支持平坦带，因此描述模型的基本方程具有对应于沿波导传播的无衍射波的特定解。我们还观察到一个独特的分支的非线性控制的平带光学。导出了无衍射波的解，并采用标准线性稳定性方法对这些分布的稳定性进行了研究。
2020-12-08 nlin.PS physics.optics
Two-dimensional anisotropic non-Hermitian Lieb lattice
我们研究了一个各向异性的二维非厄米Lieb晶格，其中交错的增益和损失分别存在于水平和垂直方向。胞内非互易耦合产生封闭在Lieb晶格的单位胞中的磁通量，并产生非平凡的拓扑结构。在水平和垂直方向上分别存在着活跃的和耗散的拓扑边缘态。二维非厄米Lieb晶格也支持被动拓扑角态。在适当的磁通量下，随着非厄米性的增加，非厄米性可以使角状态从一个角改变到对角。Lieb晶格的无带隙相位的特征在于布里渊区中的例外点的不同配置。各向异性非厄米Lieb晶格的拓扑结构可以在光波导晶格、光子晶体和电子电路等实验平台上得到验证。
2021-10-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Compact localised states in magnonic Lieb lattices
本研究通过数值模拟证明了在周期为250 nm的Ga掺杂YIG层平面结构中可实现磁子Lieb晶格，并通过定制结构在最低磁子带中观测到平带和紧凑局域态。
2023-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Section Chern number for a 3D photonic crystal and the bulk-edge correspondence
我们通过截面陈数来表征螺旋结构中电磁波的鲁棒传播模式，该截面陈数是针对三维（3D）布里渊区的二维（2D）截面定义的。光子带中的Weyl点与截面Chern数的不连续跳跃有关。空间局部高斯基集被用来计算部分陈数，我们已经实现了三维中的每个基函数的无发散条件。讨论了三维光子晶体中体-边对应的有效性与反转对称性破缺的关系。
2016-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing bulk topological invariants using leaky photonic lattices
充满布洛赫带的拓扑不变量吸引了巨大的兴趣，支撑电子拓扑绝缘体和类似的人工晶格的玻色-爱因斯坦凝聚体，光子和声波。在后者的玻色子系统中，没有费米不相容原理来强制均匀的能带填充，这使得测量它们的体拓扑不变量具有挑战性。在这里，我们展示了如何实现可控填充玻色子带使用泄漏光子晶格。泄漏光子晶格在临界能量处具有束缚模式和辐射模式之间的跃迁，其作用类似于电子费米能级。将这种有效的费米能级调谐到带隙中，导致了体拓扑不变量如陈数的无序鲁棒动力学量子化。我们的研究结果建立漏晶格作为一个新的和高度灵活的平台，探索拓扑和非厄米波动物理。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of non-Markovian Radiative Phenomena in Structured Photonic Lattices
该研究通过全光模拟观测二维结构化光子库中量子发射器的非马尔可夫辐射动力学，发现Lieb晶格的平带特性可显著增强光-物质耦合和非马尔可夫性，为相关量子光学现象实验探索提供新平台。
2025-07-08 physics.optics quant-ph
Photonic chiral bulk transports manipulated by boundary freedom in three-dimensional meta-crystals
本研究突破传统体边对应认知，提出边界可作为调控拓扑体态输运的新自由度，在光子超晶体中实验验证了不同边界下零模的反向手性输运，为拓扑光子器件设计提供新思路。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
From flat to narrow bands: Engineering quantum emission in a one-dimensional Lieb lattice
Shanxi University（山西大学）
研究通过统一框架揭示了二维利布晶格中量子发射动力学，从理想平坦带相干到现实狭窄带耗散的过渡，提出调控自发辐射的定量方法。
2026-05-07 physics.optics quant-ph
Bulk soliton dynamics in bosonic topological insulators
本文从理论上研究了非线性/相互作用玻色拓扑绝缘体中空间孤子的动力学行为。我们采用了一个时间反演的破Lieb晶格模拟的一个陈氏绝缘体，并发现，在存在一个饱和的非线性，孤子分叉从一个带的非零陈氏数到拓扑带隙的涡旋状结构的子晶格。我们数值证明了存在稳定的涡旋孤子的参数范围内，晶格孤子动力学受到与大Berry曲率在拓扑Lieb带边的异常速度。新的连续介质Dirac模型很好地描述了涡旋孤子的特性。我们进一步展示了一种新的相互作用：当这些拓扑孤子'反弹'的有限结构的边缘，他们创建手征边缘状态，这引起了一个“异常”反射的孤子从边界。
2019-04-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological insulators in longitudinally driven waveguides: Lieb and Kagome lattices
利用紧束缚近似方法研究了拓扑绝缘体，其中每个单胞具有三个晶格位置。两种情况下被认为是详细：Lieb和Kagome格。晶格被分解成三个子晶格，每个子晶格都允许彼此独立地移动。重点放在沿传播方向的激光蚀刻的螺旋线圈诱导的周期性驱动。线性Floquet带被构造为不同的子晶格间旋转模式，如：不同的半径，不同的频率，相位偏移和准一维运动。根据能带结构的性质，发现具有非零陈数的体光谱带支持拓扑保护的边缘状态，可以单向移动。在这种情况下，由于底层拓扑保护，模式在缺陷周围无散射地移动。有趣的模式动力学被发现，包括双向拓扑模式和散装边缘泄漏，即激发体模在缺陷的边缘模式附近的体带的色散频率。最后，某些非线性边缘模式也被发现单向传播和散射周围的晶格缺陷。
2019-03-09 nlin.PS physics.optics
Breakdown of Bulk-Radiation Correspondence in Radiative Photonic Lattices
Aalto University（阿尔托大学）；University of Iceland（冰岛大学）；University of Warsaw（华沙大学）
本文建立非厄米模型研究光子晶体平板中体贝里曲率与远场辐射贝里曲率的对应关系，发现该对应并非普遍成立，在远场奇点处完全破缺，并在非局域蜂窝格子谷处发现净贝里曲率集中。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effects of interface regularity on the bulk-edge correspondence in continuum photonic systems
University of Chicago（芝加哥大学）；Committee on Computational and Applied Mathematics, University of Chicago（芝加哥大学计算与应用数学委员会）；Departments of Mathematics and Statistics, University of Chicago（芝加哥大学数学与统计系）
该研究针对连续介质光子系统，探究界面磁偏置变化特性对体边对应关系的影响，定义了含磁偏置不连续性贡献的反常体边对应关系。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-abelian Thouless pumping in a photonic lattice
非阿贝尔规范场在描述具有简并能级的演化量子系统时自然出现。在这里，我们表明，他们也发挥了作用，在简并带的存在下，无源泵浦。为此，我们考虑一个光子Lieb晶格有两个退化的非色散模式，我们表明，当晶格参数被缓慢调制，光子的传播承担的指纹的底层非阿贝尔规范结构。带的非色散特性使得能够高度控制光子传播。我们的工作为光子晶格和光晶格中非阿贝尔规范场的产生和检测奠定了基础。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Flatband Line States in Photonic Super-Honeycomb Lattices
我们建立了一个实验的光子超蜂窝晶格（sHCL）的使用连续激光写入技术，从而证明了两个不同的平带线状态，表现为非收缩环状态的无限平带晶格。这些本地化状态（直线和锯齿形线）中观察到的sHCL定制的边界不能通过叠加传统的紧凑的本地化状态，因为它们代表了一个新的拓扑实体在平带系统。事实上，sHCL所特有的弛豫线态与以前在Kagome和Lieb晶格中观察到的弛豫线态形成对比。它们的动量空间谱出现在高阶布里渊区，即平带与色散带相接处，显示出拓扑保护的带交叉特性。我们的实验结果证实了基于耦合模理论的数值模拟。这项工作可能会提供洞察狄拉克像2D材料超越石墨烯。
2019-12-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bulk Negative Index Photonic Metamaterials for Direct Laser Writing
我们展示了在电信波长附近的一维和二维光子负折射率超材料的设计。设计的体结构是内在连接的，这使得它们的制造可行的直接激光写入和化学气相沉积。
2008-07-29 physics.optics
Chiral bulk solitons in photonic graphene with decorated boundaries
本研究在带修饰边界的非线性光子晶格中提出手性体态孤子，利用体态模的手性传播实现无需大幅修改体结构的光子输运调控，证实其长距离能量稳定、谷锁定的特性，为非线性光子系统研究和光子器件设计提供新思路。
2024-07-11 physics.optics
All-Dielectric Metasurface with a Two-Dimensional Locally Flat Photonic Band
University of Washington（华盛顿大学）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）
本研究通过硅超表面结构设计了一种二维局部平坦光子带，实现了对TE和TM极化光的无色散共振特性，适用于局部场增强、光电探测和增强现实显示等应用。
2026-01-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chiral photonic topological states in Penrose quasicrystals
该研究在磁光Penrose光子准晶体中发现无需Bloch能带的手性拓扑边缘态，并用实空间Bott指数±1表征其非平凡拓扑。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Shaping Bulk Fermi Arcs in the Momentum Space of Photonic Crystal Slabs
本研究提出简化有效哈密顿量模型，通过数值模拟发现可通过调控光子晶体平板单胞的对称性破缺类型与程度，定制倒易空间中例外点对及相关体费米弧的特性，该普适策略为光子晶体相关应用开辟新可能。
2025-06-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling Interface States in 1D Photonic Crystals by tuning Bulk Geometric Phases
光子晶体中的界面态通常需要缺陷或表面/界面修饰。我们在这里表明，可以控制界面态在一维光子晶体通过工程的几何相位，使界面态可以保证在偶数或奇数，或在所有的光子带隙。实验验证了电子束气相沉积法制备的一维多层光子晶体中界面态的设计。我们还通过测量光子晶体带隙处的反射相位得到了光子晶体的几何相位，并与理论结果吻合较好。我们的方法可以为利用光子晶体中的界面态设计非线性光学、传感和激光应用提供一个平台
2016-10-06 physics.optics
Proof of the bulk-edge correspondence through a link between topological photonics and fluctuation-electrodynamics
体-边对应将陈拓扑数与在相关材料的界面处支持的单向状态的净数量联系起来。这一基本原理可能是拓扑光子学最重要的结果，因为它决定了非平凡拓扑特征的精确物理表现。尽管体积-边缘对应已经在文献中被广泛讨论和使用，但在色散材料的一般光子学情况下，它似乎没有坚实的数学基础，本质上是一种猜想。在这里，我提出了一个严格的证明这一基本原则，表明在一个封闭的腔中的热涨落引起的光角动量谱密度可以表示在光子带隙陈数，以及在单向边缘状态的净数量。特别是，我强调陈式光子绝缘体的拓扑数和波动引起的光动量之间的基本联系
2019-01-30 physics.optics
Non-Bloch $\mathcal{PT}$ symmetry breaking in non-Hermitian Photonic Quantum Walks
周期性介质中拓扑能带理论的一个特点是体性质不受边界条件的影响。值得注意的是，在某些非厄米晶格中，体性质在很大程度上受到边界的影响，导致诸如非厄米趋肤效应和违反体边界对应等主要效应。在这里，我们揭示了非幺正离散时间量子行走的光子在系统中涉及增益和损失显示，而一般非布洛赫宇称时间（$\mathcal{PT}$）对称性破缺相变，并提出了一种散装探测方法来检测这种边界驱动的相变。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Type-II Dirac photonic lattices
与Ⅰ型狄拉克半金属的费米面是一个点不同，Ⅱ型狄拉克半金属的费米面是一对相交的线，这是因为狄拉克锥是倾斜的，具有开的双曲等距线。作为光学类比，我们也设计了第二类狄拉克光子晶格。在这里，我们报道了由完全相同的波导通道组成的Lieb类光子晶格中的第二类狄拉克锥，并且能带结构的各向异性既不是由于折射率的变化也不是由于环境的影响，而仅仅是由于晶格的空间对称性，因此，该建议是有利的，有利于实验观察。详细研究了参量II型光子晶格中的锥形衍射和克莱因隧穿。我们的结果提供了一个简单的和实验可行的平台来研究二维拓扑光子和其他非相对论性的现象周围的II型狄拉克锥。
2020-05-26 physics.optics
Spatial homogeneity of optically switched semiconductor photonic crystals and of bulk semiconductors
本文讨论了自由载流子产生的脉冲激光场作为一种机制，切换的光学性质的半导体光子晶体和块体半导体在超快时间尺度上。对开关幅度、时间尺度、诱导吸收以及空间均匀性设定要求，特别是对于λ = 1550 nm处的硅。使用非线性吸收模型，我们计算载流子的深度分布，并定义一个均匀性长度l_hom。均匀性长度轮廓可视化的平面跨越的线性和双光子吸收系数。这样一个广义的均匀性图使我们能够找到最佳的开关条件，在泵频率接近v/c= 5000 cm^{-1}（λ = 2000 nm）。讨论了光子晶体中散射对均匀性的影响。我们实验证明了一个10%的折射率开关在体硅在230 fs的横向均匀性超过30微米。我们的结果是相关的开关调制器在没有光子晶体。
2004-10-19 physics.optics
Mode Delocalization in Disordered Photonic Chern Insulator
在无序的二维陈氏绝缘体，一个单一的体扩展模式被预测存在每带，到一个临界的无序强度，所有其他的体模式本地化。这种行为与拓扑平凡的二维相位形成强烈对比，二维相位的模式在无序的存在下都变得局域化。利用紧束缚模型的一个现实的光子陈氏绝缘体，我们表明，离域体本征态可以观察到在一个实验现实的设置。这需要选择性地使用谐振器损耗来抑制拓扑边缘状态，并且使用可变谐振器失谐来获得足够大的系综尺寸。
2021-02-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Topological Phase Transitions in Photonic Quasicrystals
拓扑绝缘体和拓扑超导体的区别在于它们的体相变和在与真空的尖锐边界处的无隙状态。准晶最近被发现是拓扑非平凡的。在准晶体中，体相变以与标准拓扑材料相同的方式发生，但是它们的边界现象更加微妙。在这封信中，我们直接观察散装相变，使用光子准晶，通过构建一个光滑的边界拓扑结构不同的一维准晶。此外，我们使用相同的方法，实验证实了哈珀和斐波那契准晶之间的拓扑等价性。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Intra-connected three-dimensionally isotropic bulk negative index photonic metamaterial
各向同性负折射率超材料（NIM）是非常需要的，特别是用于实现超高分辨率透镜。然而，现有的各向同性NIM仅在二维上起作用，并且不能被微型化超过微波。直接激光写入工艺可以是朝向三维（3D）各向同性块体光学超材料的制造的范式转变，但仅以额外的设计约束（即连接性）为代价。在这里，我们证明了一个原则性的设计，要求连接并不排除完全各向同性的左手行为。这是实现光学波长下的体3D各向同性NIM的重要一步。
2010-04-02 physics.optics
Observation of enhanced free-electron radiation from photonic flatband resonances
研究揭示光子平带可克服维度失配显著增强自由电子的光物质相互作用，在硅光子晶体中实现100倍辐射增强并展示偏振整形与能带测量，为高效紧凑自由电子光源提供理想平台。
2021-10-07 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
Universal coupler for bulk whispering gallery mode resonators based on silicon subwavelength grating waveguides
光学微谐振器在需要精细光谱滤波或谐振光再循环的光子电路中至关重要。关键性能指标随着所有应用中谐振品质因数（Q）的增加而提高。平面硅微谐振器的低品质因数（通常为Q~10^4-10^5）常常阻碍硅光子电路的性能。另一方面，体回音壁模式谐振器提供了具有有趣的光学特性和异常高的谐振品质因数Q> 10 ^7的广泛范围的材料。然而，体谐振器和平面Si光子波导之间的有效耦合被认为是具有挑战性的，如果不是不可能的话，由于尺寸和折射率的显著大的失配。在这里，我们展示了一种有效的方法来耦合体谐振器和硅波导的基础上亚波长超材料工程的硅。基于这种方法，我们实验证明了220 nm厚的Si波导与直径在0.3-3.5 mm范围内的二氧化硅、碳酸锂和氟化钙制成的体微谐振器之间的耦合，实现了75-99%的高耦合效率和10^6-10^7的优异Q值。这些结果为体谐振器和硅光子电路的异质集成开辟了一条新的途径，在传感，微波光子学和量子光子学等领域具有巨大的应用潜力。
2021-05-10 physics.optics
Bulk-edge correspondence for topological photonic continua
在这里，建立在我们以前的工作[Phys. Rev. B，92，125153，（2015）]的基础上，它表明，在两个拓扑结构不同的电磁连续体的界面处，具有良好的渐近电磁响应的单向无隙边缘状态的传播是由体边缘对应原理严格预测的。我们做了详细的例子表明，当空间截断的材料响应的非互易性的一部分被认为是自洽在解决有关的电磁问题，单向无隙边缘模式的数量是相同的散装材料的陈数之差。此外，它示出了如何在现实的系统中使用一个微小的空气间隙具有特定的厚度的空间截止的作用可以模仿。这一理论提供了一个实用的路线图拓扑概念的应用，光子平台所形成的非互易电磁连续体。
2016-10-11 physics.optics
Edge-dependent anomalous topology in synthetic photonic lattices subject to discrete step walks
本文研究了受离散步行走驱动的合成光子晶格中的反常拓扑相，发现边缘态的存在不仅取决于体不变量还依赖于边界，并实验观测了边缘态同时测量了体不变量，提出了不依赖微运动的拓扑不变量表达式。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological bulk solitons in a nonlinear photonic Chern insulator
具有拓扑能带结构的晶格中的非线性可以在结构体中诱导拓扑界面，并在拓扑带隙中产生体孤子。在这里，我们研究了具有饱和非线性的光子Chern绝缘体，并证明了拓扑体孤子的存在。基本体孤子表现为半涡旋孤子，其中只有一个赝自旋分量具有非零涡度。体孤子在不同的谷具有相等的角动量。这种现象是线性主晶格拓扑结构的直接结果，并且可以通过切换非线性的符号来改变角动量。体孤子从线性体带边缘分叉，并在其功率饱和时终止。我们发现这些体孤子在整个光谱范围内都是稳定的。此外，这些体孤子是强大的晶格无序无论是从现场的能量和跳跃幅度。我们的工作扩展了陈氏绝缘体的研究到非线性制度，并突出了拓扑结构和非线性之间的相互作用。
2022-11-08 nlin.PS physics.optics
Two regimes of confinement in photonic nanocavities: bulk confinement versus lightning rods
我们提出了一个理论研究的介质蝴蝶结腔，并表明，它们是由两个本质上不同的限制制度。第一种是体电介质内部的限制，第二种是局部避雷针状态，其中场在尖角处局部增强，并且可能产生消失的模体积，而不一定增强体电介质内部的模。我们表明，虽然散装制度是让人想起在传统的纳米腔的限制，最常用的定义的模式体积计实际上的避雷针效应时，应用到超紧凑的腔，如领结。区分这两种制度将是至关重要的未来研究纳米腔，我们的见解表明如何获得强烈增强的光-物质相互作用在大带宽。
2021-11-11 physics.optics
Valley controlled propagation of pseudospin states in bulk metacrystal waveguides
在光子系统的边界上，光操控如自旋方向锁定传输、鲁棒输运、量子隐形传态和可重构电磁通道等已被广泛研究。近年来，人们通过在时反不变光子晶体中破坏狄拉克锥，利用谷-赝自旋耦合边缘态实现光的选择性传输。在这里，没有光子边界，我们实现了赝自旋态的三维块体亚晶波导中的传播，采用无处不在的谷自由度。在没有狄拉克锥的三维亚晶波导中实现了谷依赖的赝自旋带。通过研究K'和K谷附近赝自旋态的变化，提出了可重构光子谷霍尔效应。此外，通过级联两个反转非对称亚晶波导实现了光子阻挡器的原型。此外，还讨论了一个实际的超材料样品中的谷相关赝自旋带。这些结果显示了另一种方法对塑造的赝自旋流在光子系统。
2017-09-15 physics.optics
Broadband Photo- and Electroluminescence from Bulk Silicon via Strong Photonic Confinement
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
研究通过光子限制机制在硅体中实现宽波段光电发光，揭示了光子限制尺寸对辐射跃迁激活的作用，展示了可见到近红外范围的发光特性。
2026-04-24 physics.optics
Vectorial Bulk-Boundary Correspondence for 3D Photonic Chern Insulators
在二维陈氏绝缘体（2D CI）中，体态的拓扑结构由拓扑不变量陈氏数来描述。标量体边界对应（sBBC）涉及的变化，在陈数在整个接口的1D手征边缘模式在接口处的数量。然而，3D Chern绝缘体（3D CI）可以由Chern矢量C =（Cx，Cy，Cz）表征，并且需要更一般的矢量体边界对应（vBBC）来正确地预测表面模式的传播。在这项工作中，3D光子CI之间的可能的接口进行了探索，专注于陈向量方向的可能变化。为了制定一个3D vBBC，一个链接之间的陈向量不连续性跨接口和缠绕的表面equiform循环的边界。最后，演示了如何正确预测三维光子晶体中光子表面拓扑模的数目和传播方向。
2022-06-08 cond-mat.other physics.optics
Fabrication of photonic resonators in bulk 4H-SiC
在量子光子学和量子光学力学中，需要设计和工程化的光子结构，以适合于在芯片上增强、收集和引导光。在这项工作中，我们应用法拉第笼为基础的斜角蚀刻方法来制造各种功能的光子器件从4 H碳化硅-一种材料，近年来引起了人们的关注，由于其在光学力学，非线性光学和量子信息的潜力。我们详细的工艺条件和彻底解决的几何和光学特性的制造设备。采用光致发光测量，我们展示了高品质因数悬浮microwave谐振器高达3500在可见光范围内。这种器件在未来将适用于增强集成芯片量子光子学中SiC的特性。
2021-01-24 physics.app-ph physics.optics
Robust multichannel bulk transport in a time-reversal-invariant insulator-free photonic waveguide array
Wuhan Textile University（武汉纺织大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Shantou University（汕头大学）；Harbin Institute of Technology (Shenzhen)（哈尔滨工业大学（深圳））
该研究提出并实验验证了一种基于光子晶体中手性异常体态（CABSs）的稳健、无串扰且无包层的光子波导阵列，通过设计不同的狄拉克光子晶体并在不同高对称点（Γ和K）处形成狄拉克锥，实现了相邻通道间的大动量分离，从而消除通道间串扰，并展示了其对金属障碍、空气缺陷和锐角弯折的鲁棒性。
2026-09-24 physics.optics
Measurement of topological invariants in a 2D photonic system
拓扑物理学的一个标志性特征是在系统边界处存在单向传播的手征模。边缘模式的手征性是体的拓扑特征的结果。例如，在非相互作用的量子霍尔模型中，边缘模式表现为两个拓扑上不同的体带之间的中间带隙状态。体积边界对应性表明，手性边缘模式的数量，称为缠绕数的拓扑不变量，是完全由体积拓扑不变量，陈数。在这里，第一次，我们测量的缠绕数在一个二维光子系统。通过在边缘插入一个单位通量量子，我们证明了边缘谱共振随缠绕数的变化而移动。该实验提供了一种新的方法，明确测量的拓扑不变量，独立的微观细节，并可能扩展到探测强相关的拓扑秩序。
2016-03-01 cond-mat.mes-hall hep-th physics.optics
Simultaneous Multi-frequency Topological Edge Modes between One-dimensional Photonic Crystals
从理论上证明了在弱色散极限下，一维二元中心对称光子晶体可以在所有光子带隙中支持拓扑边缘模。通过分析它们的体带拓扑，这些“谐波”拓扑边缘模式可以以它们存在于在布里渊区的中心处打开的所有光子带隙处或在区边界处打开的所有间隙处或两者的方式来设计。研究结果为实现非线性光子学中的多频耦合模式提供了一种新的方法，如频率上转换。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Rectangular Photonic Crystal Nanobeam Cavities in Bulk Diamond
我们演示了在金刚石块体中制备具有矩形截面的光子晶体纳米梁腔。在模拟中，这些腔具有超过100万的无载品质因数（Q）。测量的腔共振显示，在NV中心637 nm处的零声子线的1 nm范围内，光谱仪限制的品质因数大于14，000的基模。我们发现高腔产量在整个钻石芯片与确定性的谐振趋势，在整个制造的参数扫描。
2017-04-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atom-ph
Non-Hermitian waves in a continuous periodic model and application to photonic crystals
在一些非厄米系统中，体中的本征态局域在系统的边界处。这被称为非厄米趋肤效应，它主要在离散系统中进行研究。本文研究了连续周期模型中的非厄米趋肤效应。在一维系统中，我们证明了所有本征态的局域化长度相等。此外，大系统的局域化长度和本征谱与开边界条件的类型无关。这些性质也存在于非厄米光子晶体中。在连续周期模型中，这种显著的行为可以用非布洛赫带理论来解释。通过构造复布洛赫波数的广义布里渊区，导出了开边界条件下的局域化长度和本征谱。此外，我们还证明了广义布里渊区还具有各种物理性质，如体-边对应。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Weyl points and exceptional rings with polaritons in bulk semiconductors
外尔点是三维色散关系中最简单的拓扑保护退化。外尔半金属在光子晶体中的实现使得这些奇异性及其后果可以用电磁波来探索。然而，在这样的系统中实现非线性是困难的。一种有希望的方法是使用光子和激子的强耦合，因为产生的极化激元通过它们的激子分量相互作用。然而，拓扑极化激元只在二维空间中实现。在这里，我们预测的三维极化激元的色散关系，在一个块体半导体与外加磁场，包含外尔点和外尔线节点。我们表明，吸收转换这些外尔点外尔特殊环。我们的结论是，散装半导体是一个很有前途的系统，在其中调查拓扑光子学在三维空间，和耗散，增益和非线性的影响。
2020-11-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
A compact and simple photonic nano-antenna for efficient photon extraction from nitrogen vacancy centers in bulk diamond
通过介质天线提高单个发射器的收集效率是研究固态量子光源的常用方法。目前的设计概念通常受到大的占地面积、淬火或复杂的制造工艺的影响。在这里，我们报告的另一种设计，其中的Kerker效应是用来准直发射从氮空位（NV）中心。这里讨论的结构是一种容易制造的圆柱形突起，由金刚石制成，位于金刚石基底的顶部，其中心包含NV。我们优化的结构方面的应用在量子信息处理和量子传感，并发现高达15倍的光子提取。
2017-05-03 physics.optics
Quadrupole Topological Photonic Crystals
四极拓扑相，表现出受保护的边界状态，它们本身是低维的拓扑绝缘体，最近引起了极大的兴趣。扩展这些想法从目前的紧束缚模型，以连续理论的现实材料需要确定量化的不变量描述散装四极杆顺序。在这里，我们确定的模拟四极阶的麦克斯韦方程组的光子晶体（PhC），并确定四极拓扑光子晶体形成通过带反转过程。与以往的研究依赖于线程通量，我们的四极矩是量化纯粹的晶体对称性，我们确认使用三个独立的方法：分析对称性本征值，数值计算的嵌套Wannier带，和四极算子的期望值。此外，通过Wannier带的体边缘对应，我们揭示了非平凡四极相位的边界表现为边缘处的量子化极化和角落处的束缚态。最后，我们涉及到非平凡的角落状态的量子化分数角电荷和填充异常的电子系统中首次预测的紧急现象。我们的工作为进一步探索纳米光子系统中的高阶拓扑相铺平了道路，我们诱导四极相变的方法也适用于其他波系统，如电子，声子和极化激元。
2019-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Bulk Fermi Arc and Polarization Half Charge from Paired Exceptional Points
拓扑的思想在厄米特物理系统中取得了巨大的成功，但在更一般的非厄米特框架中存在更丰富的性质。在这里，我们从理论上提出并实验证明了一种新的拓扑保护体费米弧-不同于众所周知的表面费米弧所产生的外尔点在厄米系统-发展从非厄米辐射损耗的光子晶体板。此外，我们发现半整数拓扑电荷的极化远场辐射周围的费米弧。我们表明，这两种现象是直接后果的非厄米拓扑性质的例外点，共振重合在他们的频率和线宽。我们的工作将拓扑光子学、非厄米物理学和奇异光学等领域联系起来，为未来探索非厄米拓扑系统铺平了道路。
2017-09-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Monolithic high density integrated photonics on bulk lithium niobate
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
研究人员开发体块铌酸锂衬底上非晶硅碳化的单片光子平台，打破成本-性能-规模化权衡，实现创纪录电光调谐效率，提升调谐能力。
2026-08-18 physics.optics quant-ph
