Edge Solitons in Nonlinear Photonic Topological Insulators
我们从理论上证明了光子拓扑绝缘体可以支持边缘孤子，这些边缘孤子具有很强的自局域性，并且沿着晶格边缘单向传播。光子拓扑绝缘体由耦合螺旋波导的Floquet晶格组成，在具有局部克尔非线性的介质中。线性晶格的拓扑相位对孤子的行为有很大的影响。拓扑非平凡相给出了一个连续的孤子族，而拓扑平凡相给出了一个嵌入的孤子，发生在一个单一的权力，并产生自诱导的局部非线性位移的站点间耦合。孤立子可用于非线性开关和逻辑运算，这些功能在拓扑光子学中尚未被探索。我们演示了利用孤子通过窄通道进行选择性滤波，以及利用孤子碰撞进行光开关。
2016-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-diffracting states in one-dimensional Floquet photonic topological insulators
已知一维激光写入调制光子晶格特别适合于衍射管理目的。在这里，我们通过对三类无衍射态的实验观察和识别，讨论了此类器件中离散无衍射态与拓扑性质之间的联系。第一个对应于拓扑保护的边缘状态，最近在Floquet拓扑绝缘体预测，而第二个和第三个都是散装模式。其中之一证明了拓扑转变，尽管呈现出不同于边缘态的拓扑特征，但另一个是否是特定能带结构工程的结果。
2017-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fermionic time-reversal symmetry in a photonic topological insulator
最近，拓扑绝缘体作为一种新的物质状态受到了人们的极大关注，这是由于它们具有受保护的手征边缘态的标志性特征。在费米子系统中，Kramers简并在时间反演对称性（TRS）的存在下产生这些实体。相比之下，服从TRS的玻色子系统通常被认为是从根本上排除支持边缘状态。在这项工作中，我们消除这种看法，并实验证明在时间反演对称的光子波导结构的边缘反向传播的手征态。我们方法中的关键步骤是将传播态的有效自旋编码为底层波导晶格的自由度，使得我们的光子拓扑绝缘体的特征在于$\mathbb{Z}_2$型不变量。我们的发现允许在玻色子系统中利用费米性质，从而为光子学以及声学，力学甚至物质波中的拓扑物理开辟了新的途径。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Valley-Hall-like second-order photonic topological insulators in Kagome lattice
在具有C3 v点群对称性的Kagome晶格光子晶体中设计了谷-霍尔型二阶光子拓扑绝缘体。光子晶体由纯电介质材料中的圆形空气孔组成。与传统的谷-霍尔光子拓扑绝缘体不同，该绝缘体具有量子化电极化的强度描述的拓扑不变量.通过调整结构尺寸可以实现拓扑转变，拓扑边态出现在不同拓扑相的光子晶体之间的界面，保持了谷-霍尔光子绝缘体的重要特性，如谷输运和小的后向散射。所提出的光子晶体也支持在斜角处的零维角态，显示其二阶拓扑绝缘体特征。本工作提出了在同一平台上实现拓扑保护反射抑制波导和局部腔的可能性。
2020-07-01 physics.optics
Spin-valley-controlled photonic topological insulator
光子拓扑绝缘体（PTIs）的发现为光的新拓扑态的研究打开了一扇大门，目前的时反不变PTIs模拟了凝聚态系统中的量子自旋霍尔（QSH）效应或量子谷霍尔（QVH）效应，以实现光子的拓扑输运，而光子的传播是由“光子赝自旋”（简称为“自旋”）或量子谷决定的。在这里，我们证明了一类新的PTI，其拓扑相位不仅是由自旋或谷，但由它们的诱导规范场之间的竞争控制。这种竞争是通过调整自旋轨道耦合（SOC）和反转对称性破缺的强度在一个单一的PTI。一个前所未有的拓扑过渡之间的QSH和QVH阶段，这是很难实现的凝聚态系统的证明。我们的研究将自旋电子学和谷电子学的新兴领域融合在同一个光子平台上，并提供了具有可重构拓扑相位的新型PTI。
2018-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exciting Reflectionless Unidirectional Edge Modes in a Reciprocal Photonic Topological Insulator Medium
光子拓扑绝缘体是一类有趣的材料，其光子能带结构可以在体中具有带隙，同时支持拓扑保护的单向边缘模式。最近对双各向异性超材料的研究[1-6]使用其电磁模拟来模拟电子量子自旋霍尔效应，这是具有相对简单和优雅设计的此类系统的示例。在本文中，我们提出了一个旋转磁偶极子天线，由两个垂直取向的线圈组成，可以有效地激发单向拓扑保护表面波的双各向异性超波导（BMW）结构最近实现的马，等。[1]，尽管事实上，宝马介质不打破时间反演不变性。除了实现高方向性之外，天线还可以连续调谐，以各种幅度比向两个相反方向激励无反射边缘模式。我们通过实验证明了它的性能，并与仿真结果进行比较。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Realization of second-order photonic square-root topological insulators
平方根高阶拓扑绝缘体（HOTI）是最近发现的一种新的拓扑相，具有继承自母体格点哈密顿量的有趣拓扑性质。与传统HOTI不同，平方根HOTI通常表现为两个成对的非零能量角态。在这项工作中，我们首次在实验上证明了光子学中的二阶平方根HOTI，从而揭示了这种独特的角态。具体的平台是激光写入的装饰蜂窝晶格（HCL），其平方哈密顿量表示底层HCL和呼吸Kagome晶格的直接和。位于不同的带隙的本地化的角状态观察到的特征相结构，在一个拓扑平凡的结构中的离散衍射形成鲜明对比。我们的工作为研究自旋为1/2和自旋为1的Dirac-Weyl费米子共存系统中的基本拓扑现象提供了一种方案，并可能为拓扑驱动的光子器件带来新的可能性.
2021-10-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Experimental realization of photonic topological insulator in a uniaxial metacrystal waveguide
实现稳健的传输在电子和光子系统中都引起了广泛的关注。时间反演不变的光子晶体可以实现不受后向散射影响的手征态，但手征态的带隙在拓扑上是平凡的。在这里，我们设计并制造了一个亚晶，包括非共振的亚原子夹在两个金属板和系统表现出拓扑相变建立的组分类。通过实验测量的透射谱、计算的非零自旋Chern数和Z2指数证实了非平凡带隙的存在。通过测量场的大小和相位，实验证明了无带隙自旋过滤边缘态。当在边缘附近引入障碍物时，还观察到边缘状态的transsort鲁棒性。
2014-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microwave hinge states in a simple-cubic-lattice photonic crystal insulator
该研究在含完整光子带隙的三维光子晶体中通过数值与实验展示高阶拓扑态，设计两种具不同拓扑不变量的立方晶格，证实二维界面拓扑边界态与一维拐角铰链态，微波测量验证其局域化强度。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Realization of a three-dimensional photonic topological insulator
将光子限制在有限体积中在现代光子器件中是高需求的。这促使几十年前发明了光子晶体，其特征在于光子带隙禁止光在所有方向上传播。最近，受拓扑绝缘体（TI）发现的启发，具有拓扑保护的光子约束已经在称为光子TI的二维（2D）光子结构中得到了证明，在拓扑激光器和鲁棒的光学延迟线中具有很好的应用前景。然而，一个完全三维（3D）拓扑光子带隙从来没有实现过。在这里，我们实验证明了一个三维光子TI具有极宽（> 25%带宽）的三维拓扑带隙。样品由具有强磁电耦合的开口环谐振器（SRR）组成，并且表现为“弱TI”或2D量子自旋霍尔绝缘体的堆叠。使用直接场测量，我们映射出带隙的体能带结构和Dirac-like色散的光子表面状态，并证明了强大的光子沿非平面表面的传播。我们的工作扩展了从费米子到玻色子的3D TI家族，并为3D几何中的拓扑光子腔、电路和激光器的应用铺平了道路。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Pseudospin-valley coupled edge states in a photonic topological insulator
在拓扑绝缘体（TI）的光子类似物中设计的伪自旋和谷自由度（DOF）为光学编码和鲁棒的信号传输提供了潜在的方法。在这里，我们观察到一个弹道边缘状态的自旋谷指数被锁定到沿谷光子晶体和亚晶之间的界面传播的方向模仿量子自旋霍尔效应。我们证明了抑制谷间散射的Y结形成在携带不同的自旋谷陈数的光子TI之间的接口。这些结果开辟了使用谷自由度来控制2D结构中的光信号流的可能性。
2018-04-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph 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
Three-dimensional photonic topological insulator induced by lattice dislocations
拓扑绝缘体的标志是波在拓扑保护的边缘通道中的无散射传播。这种传输在介质的外边缘上是严格手性的，因此即使在存在大量无序的情况下也能够绕过尖角和缺陷。在光子学中，二维拓扑边缘态已经在几个不同的平台上得到了证明，并且正在成为鲁棒激光器，量子器件和其他应用的有前途的工具。然而，三维光子拓扑绝缘体，特别是那些在所有3D中支持拓扑保护边缘状态的光子，迄今为止仍然在实验范围之外。在这里，我们展示了一个三维光子拓扑绝缘体与受保护的拓扑边缘状态。拓扑保护通过螺旋位错实现。为此，我们利用在二维光子波导阵列中的合成维数的概念，通过引入一个额外的模态维数，将系统转换成一个三维光子拓扑绝缘体。晶格位错赋予系统沿三维轨道传播的边缘态，具有类似于强光子拓扑绝缘体的拓扑保护。我们的工作为在光子科学和技术中利用三维拓扑结构铺平了道路。
2022-04-28 physics.optics
All-Si Valley-Hall Photonic Topological Insulator
提出了一种模拟量子谷霍尔效应的全硅光子晶体结构。我们表明，它作为一个光子拓扑绝缘体（PTI），和两个这样的PTI之间的接口可以支持边缘状态是免费的散射。谷自由度的守恒使得能够在自由空间和光子结构之间实现光的有效入耦合和出耦合。边缘波的拓扑保护可用于设计不遭受反射和串扰的谐振时间延迟光子腔阵列。
2016-01-25 physics.optics
Network Models of Photonic Floquet Topological Insulators
最近提出的一类光子拓扑绝缘体被证明可以映射到Chalker-Coddington型网络上，该网络最初被制定用于研究无序量子霍尔系统。这种网络模型等价于磁驱动晶格的Floquet态。我们表明，他们可以表现出拓扑保护的边缘状态，即使所有的频带有零陈数，这是一个特性的Floquet能带结构。这些边缘状态可以通过绝热泵浦不变量来计数，该不变量基于从网络的一个边缘的反射系数的缠绕数。
2013-11-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological Insulator Laser Using Valley-Hall Photonic Crystals
拓扑光子学最近被证明是一个强大的框架操纵光。特别是有源拓扑光子系统，通过采用非线性光-物质相互作用实现了更丰富的基础物理，从而为拓扑激光等应用开辟了新的前景。在这里，我们报告了一个全介质拓扑绝缘体激光器方案的基础上形成的半导体腔的拓扑不同的可果美光子晶体。由于光子谷霍尔效应的存在，平面半导体Kagome晶格可以在光传输线以下产生宽带边缘态，这为恢复非平凡光子拓扑结构和发展集成拓扑系统提供了一条新的途径.
2020-01-10 physics.optics
Stimulated and spontaneous four-wave mixing in silicon-on-insulator coupled photonic wire nano-cavities
本文报道了在硅绝缘体平台上的耦合光子晶体纳米腔中的四波混频。三个光子线腔侧耦合，以获得三个模式的能量相等分离。该结构被设计为自过滤，我们表明，泵被拒绝了近两个数量级。我们研究了受激和自发的四波混频过程：由于小的模态体积，我们发现，信号和空闲光子产生的效率增加了一百倍相比，硅微环谐振器。
2013-07-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photonic Topological Anderson Insulators
二维拓扑材料的标志性特性是量子化霍尔电导率对无序的难以置信的鲁棒性。这种鲁棒性源于这样一个事实，即在拓扑带隙中，传输只能沿着边缘模式发生，而边缘模式不受散射影响。然而，对于足够强的无序，带隙关闭，系统变得拓扑平凡，因为所有的状态变得本地化，使得所有的传输消失-根据安德森局域化。因此，当有人提出，对于二维量子自旋霍尔拓扑系统，可能会发生相反的情况时，人们感到惊讶。在所谓的拓扑安德森绝缘体中，受保护的边缘态和量子化输运的出现是由无序的引入引起的。然而，迄今为止，拓扑安德森绝缘体相的观察一直难以捉摸。在这篇文章中，我们报告的拓扑安德森绝缘体的第一个实验演示。我们在光子实现中做到了这一点：在失谐蜂窝几何形状中的螺旋形渐逝耦合波导阵列。在适当的条件下，增加现场无序，在定义波导的折射率对比度的随机变化的形式，驱动系统从平凡的阶段到拓扑状态。
2021-04-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hyperbolic photonic topological insulators
该研究针对双曲光子拓扑绝缘体的实现难题，利用硅基芯片上的耦合环形谐振器实验制备出该结构，观测到赝自旋依赖的单向边缘态并验证其鲁棒性，为高效拓扑光子器件设计提供了新途径。
2024-01-29 physics.optics
Observation of photonic anomalous Floquet Topological Insulators
通常，二维拓扑绝缘体的特征在于与其能带结构相关的非零陈数。在我们的工作中，我们提出了一个反常的拓扑绝缘体的实验证明，对于它的陈数总是零，绕组数是描述系统的拓扑性质的适当的量。我们探讨了这种反常拓扑绝缘体中手征边缘态的鲁棒性，并分析了拓扑相和平凡相之间的相变。
2016-05-12 physics.optics
Efficient light coupling from integrated single-mode waveguides to supercollimating photonic crystals on silicon-on-insulator platforms
我们提出了一个实用和有效的解决方案，从集成单模波导的光耦合到超准直平面光子晶体在传统的绝缘体上的硅平台。该装置由一个脊形波导，设计用于维持空间扩展的单模和匹配的超准直光子晶体，这已被截断在其边界，以提高两个光子组件之间的阻抗匹配。三维模拟显示，在接近1.55微米的波长下，传输效率高达96%，反射率低于0.2%。这种方法构成了光子芯片上的超准直结构的集成的重要一步。
2008-01-14 physics.optics
Dual-Polarization Second-Order Photonic Topological Insulators
二阶光子拓扑绝缘体具有高度局域化的角态，对缺陷具有弹性，为开发迷人的光子器件开辟了新的途径。然而，现有的工作对二阶光子拓扑绝缘体主要集中在横向磁或横向电模式。本文通过拓扑优化，提出了一种同时具有横磁模和横电模的双极化拓扑光子晶体结构。通过构造简单的紧束缚晶格模型，以透明的方式揭示了优化后的光子晶体结构的拓扑特征。优化后的双偏振二阶光子拓扑绝缘体具有四组角态，其横磁模和横电模具有不同的轮廓和本征频率.此外，这些角状态对缺陷的鲁棒性被明确证明。我们的研究结果提供了发展偏振无关的拓扑光子器件的机会。
2021-11-30 cond-mat.other physics.optics
Photonic analogue of quantum spin Hall effect
对称性保护的光子拓扑绝缘体与量子自旋霍尔（QSH）相和拓扑绝缘体一样，具有强的赝自旋相关输运特性，在基础物理中具有重要意义.这种传输鲁棒性受到时间反演对称性的保护。由于电子（费米子）和光子（玻色子）遵守不同的统计规则，并与不同的时间反演算子（即，Tf和Tb），Kramers简并的光子对应物是否被玻色子Tb拓扑保护仍然未知。在强磁电耦合的二维光子晶体的带隙中，我们构造了两个光子赝自旋（左/右圆极化）的简并无带隙边缘态.我们进一步证明了拓扑边缘态实际上受到Tf而不是通常认为的Tb的保护，并且它们的伪自旋相关输运对Tf不变杂质具有鲁棒性，首次发现了光子的拓扑本质。我们的研究结果将为新型光子拓扑绝缘体铺平道路，并彻底改变我们对基本粒子拓扑物理的理解。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anomalous Topological Phases and Unpaired Dirac Cones in Photonic Floquet Topological Insulators
提出了一种基于交错螺旋晶格的光子Floquet拓扑绝缘体及其Floquet能带结构的有效数值计算方法。晶格支持反常Floquet拓扑绝缘体相，具有消失的陈数和可调的拓扑跃迁。在拓扑转变的临界点，能带结构主机一个单一的不成对的狄拉克锥，这产生了各种不寻常的输运效应：一个离散的模拟锥形衍射，弱反局域化不受谷间散射，抑制安德森局域化。与以前的设计不同，有效规范场强度可以通过晶格参数（如螺旋间距离）控制，从而显著降低辐射损耗并实现可切换拓扑波导等应用。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantized Hall drift in a frequency-encoded photonic Chern insulator
Université de Montréal（蒙特利尔大学）；INO-CNR（意大利国家研究委员会光学研究所）；Università di Trento（特伦托大学）；Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学材料科学研究高等研究院）；Institut Courtois（库尔瓦研究所）
该研究通过在光学纤维环平台的合成频率维度上编码哈达玛模型，实现了具有打破时间反演对称性的光子陈绝缘体，展示了量子霍尔漂移的鲁棒性及其在光子系统中的应用潜力。
2026-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Constructing three-dimensional photonic topological insulator using two-dimensional ring resonator lattice with a synthetic frequency dimension
在拓扑光子学的发展中，实现三维拓扑绝缘体具有重要意义，因为它使得能够利用光子探索新的拓扑物理，并且有望实现对三维中的无序具有鲁棒性的新型光子器件。先前关于三维拓扑绝缘体的理论建议利用了复杂的几何形状，这对于实现是具有挑战性的。在这里，基于合成维的概念，我们表明，一个二维阵列的环形谐振器，这是以前证明了表现出二维拓扑绝缘体阶段，实际上自动成为一个三维的拓扑绝缘体，当频率维度被考虑在内。此外，通过调制几个谐振器，可以产生沿着频率轴的螺旋位错，这提供了光子沿着频率轴的鲁棒传输。证明拓扑系统中的螺位错物理是固态系统中的一个重大挑战。我们的工作表明，三维拓扑绝缘体的物理特性可以在标准的集成光子学平台上进行探索，从而为控制光频率的新型器件提供了机会。
2018-02-07 physics.optics
Reconfigurable Microwave Photonic Topological Insulator
使用全三维有限元模拟和下划线的哈密顿模型，我们证明了可重构光子类似物的拓扑绝缘体上的可调杆在一个可重入的三维集总元件类型系统的规则晶格。可调谐性允许介质手性和其他性质的动态{ \it原位}变化，通过改变所有柱的相同参数，因此，在选择体/边缘配置方面具有很大的灵活性。此外，单向光子输运没有外部磁场证明。通过使用全有限元模拟以及简化的谐振子模型来说明这些想法。动态可重构性的建议系统铺平了道路，一类新的系统，可用于随机访问，拓扑信号处理和传感。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Self-induced nonreciprocity from asymmetric photonic topological insulators
本研究结合光子拓扑绝缘体与自诱导非互易性领域，提出基于全介质棋盘结构的非对称光子晶体设计，利用光学Kerr效应实现拓扑边缘态的光谱可调与非互易传输，为下一代光子器件和量子光学技术提供新方向。
2025-08-25 physics.optics
Photonic spin Hall effect in topological insulators
本文从理论上研究了高斯光束经空气-拓扑绝缘体界面反射后的光子自旋霍尔效应。光子SHE是由自旋轨道耦合引起的，表现为面内和横向自旋相关的分裂。我们揭示了自旋轨道耦合效应可以通过调节轴子角的变化来路由。与横向自旋相关分裂不同，我们发现面内分裂对轴子角敏感。结果表明，由于自旋相关的分裂，磁光克尔效应中的偏振结构发生了显著的改变。从理论上提出了一种通过探测光子SHE的面内分裂来确定轴子耦合强度的弱测量方法。
2013-11-04 physics.optics
Non-Hermitian Photonic Spin Hall Insulators
本文证明了光子自旋霍尔绝缘体在非厄米耗散下的鲁棒性，发现$\mathcal{P}\mathcal{D}$对称互易系统存在临界损耗引发的拓扑相变，并揭示其可容纳无限多自旋极化边缘态。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Lithium Niobate Photonic Topological Insulator-based Multi-Wavelength Optical Demultiplexer with Piezoelectric Switch-Off
本文设计基于铌酸锂光子拓扑绝缘体的2通道多波长光解复用器，实现低串扰与高隔离，并利用逆压电效应通过电压关断拓扑传输。
2024-12-09 physics.optics
Non-quantized square-root topological insulators: a realization in photonic Aharonov-Bohm cages
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，其光谱带由量子化的拓扑不变量表征。这种独特的量子化非定域性质通常通过奇异的体现象和相应的鲁棒边界效应表现出来。在我们的工作中，我们报告了一种新型的拓扑绝缘体表现出非量子化的拓扑性质的光谱带，但与量子化，出现在相应的系统中的平方的哈密顿量。我们提供了一个彻底的理论分析，以及基于光子Aharonov-Bohm笼的实验演示，以突出这种新生态物质的体积和边界特性。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Ultrawide Edge State Supercontinuum in a Floquet-Lieb Topological Photonic Insulator
提出并实验演示首个全平带Floquet-Lieb拓扑光子绝缘体，实现跨越多个布里渊区的超宽边缘态超连续谱，对位点势无序完全免疫，可用于超宽带鲁棒拓扑光子器件。
2023-05-09 physics.optics
Topological classification of Chern-type insulators with the photonic Green function
物质系统的Chern拓扑数传统上用Berry曲率来表示，Berry曲率明显依赖于物质的能带结构和Bloch本征波。在这里，我们证明，它是可能的，以计算光子平台的间隙陈数，而无需任何详细的知识，其能带结构，简单地依赖于系统的光子格林函数。结果表明，间隙陈数是由光子格林函数沿平行于虚轴的复频率平面的线的积分给出。我们的理论适用于任意频率色散的全三维光子晶体，以及没有固有周期性的电磁连续统的情况。
2018-01-30 physics.optics
Realization of time-reversal invariant photonic topological Anderson insulators
该研究提出并实现了不打破时间反演对称性的光子量子自旋霍尔拓扑安德森绝缘体，证实了无序诱导拓扑相变，展示了螺旋边缘模特性及无序光束转向应用潜力。
2024-08-14 physics.optics
AlGaAs-On-Insulator Nonlinear Photonics
非线性光子学和集成光子学的结合最近出现了激增，其中最重要的成就是在微谐振器中产生克尔频率梳。高效的非线性光子芯片具有无数的应用，包括高速光信号处理、片上多波长激光器、计量学、分子光谱学和量子信息科学。砷化铝镓（AlGaAs）在低于其带隙能量的一半时表现出非常高的材料非线性和低的非线性损耗。然而，器件加工的困难和低的器件有效非线性使得克尔频率梳的产生变得难以实现。在这里，我们展示了绝缘体上的AlGaAs作为电信波长的非线性平台。利用新开发的制造工艺，我们展示了高品质因数（Q> 100，000）的微谐振器与集成总线波导在一个平面电路，其中光参量振荡实现了创纪录的低阈值功率为3 mW和频率梳跨越350 nm。我们的演示展示了集成非线性光子学中AlGaAs绝缘体平台的巨大潜力。
2015-09-11 physics.optics
Axion Topology in Photonic Crystal Domain Walls
本文提出在回旋三维外尔光子晶体中通过超胞调制和畴壁相位阻碍诱导轴子带拓扑，实现受保护的单向轴子手性棱态，并展示利用小外部磁偏置实现拓扑光子开关的可行方法。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Higher-order photonic topological states in surface-wave photonic crystals
光子拓扑态使我们对光的传播和光的散射的理解发生了革命性的变化。最近发现的高阶光子拓扑绝缘体为零维拓扑角态开辟了一个新的视界。然而，高阶光子拓扑绝缘体的先前实现遭受由于所涉及的集总组件而导致的有限的操作频率范围或具有大占地面积的庞大结构，这对于未来的集成光子学是不利的。为了克服这些限制，我们在此实验证明了一个平面表面波光子晶体实现的二维高阶拓扑绝缘体。表面波光子晶体表现出非常大的体带隙（带宽为28%），由于多重布拉格散射和主机一维带隙的边缘状态描述的大量狄拉克方程。这些高维光子带的拓扑结构导致了零维角态的出现，这为可扩展的集成光子芯片提供了一条通往鲁棒腔模的途径，并为控制光-物质相互作用提供了一个接口。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Fabrication of a multifunctional photonic integrated chip on lithium niobate on insulator using femtosecond laser assisted chemo-mechanical polish
报道了利用飞秒激光辅助化学机械抛光技术在绝缘层上的钛酸锂（LNOI）上制备多功能光子集成芯片。我们通过重新配置与多功能光子电路集成的微电极阵列，在所制造的芯片上展示了高消光比的分束镜、1 * 6光开关和平衡的3 * 3干涉仪。
2019-07-08 physics.app-ph physics.optics
Experimental Realization of a Reflections-Free Compact Delay Line Based on a Photonic Topological Insulator
当介质的电磁特性在单个波长的尺度上变化时，通过非均匀介质传播的电磁（EM）波不可避免地散射。这种基本现象限制了光学结构的设计和相互连接。最近的理论工作表明，统称为光子拓扑绝缘体（PTIs）的电磁结构可以用来克服这一基本限制，从而为超紧凑的光子结构铺平了道路，不再需要波长尺度的平滑。在这里，我们提出了第一个实验演示的光子延迟线的基础上拓扑保护的表面电磁波（TPSWs）之间的两个PTIs，这是电磁对应的量子自旋霍尔拓扑绝缘体在凝聚态物质。与不受益于拓扑保护的传统的引导EM波不同，TPSW被示出为当绕尖锐弯曲的路径绕行时经历多波长无反射时间延迟，从而为紧凑且高效的波缓冲器和其他设备提供了独特的范例。
2016-02-21 physics.optics
Photonic Floquet Topological Insulators
拓扑绝缘体是一种全新的物质相，它具有一个惊人的特性，即电子的传导只发生在它的表面，而不是在本体内，而且这种传导是拓扑保护的。拓扑保护，即完全没有无序电子波的散射，也许是这种材料最迷人和技术上最重要的方面：它提供了只有超导体才知道的鲁棒性。然而，与超导和量子霍尔效应不同，它们需要低温或磁场，拓扑绝缘体对无序的免疫力发生在室温下，没有任何外部磁场。因此，拓扑保护在容错量子计算和自旋电子学中具有广泛的应用前景。最近，大量的理论研究致力于将这一概念引入光子学领域：实现光频率下光的拓扑保护。除了涉及有趣的新物理学之外，光子拓扑绝缘体还有望在光学隔离和稳健的光子传输方面应用。在这里，我们从理论上提出并实验证明了第一个光子拓扑绝缘体：一个光子晶格表现出拓扑保护的晶格边缘上的运输，而不需要任何外部字段。该系统由螺旋波导阵列组成，这些螺旋波导彼此渐逝地耦合，并且布置在石墨烯状蜂窝晶格中。波导的手征性导致无散射的单向边缘状态，其在拓扑上被保护免受散射。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Numerical Investigation of Photonic Crystal Microcavities in Silicon-on-Insulator Waveguides
利用有限元光散射和本征模求解器对一维光子晶体微腔中的光共振进行了数值研究。通过与文献中的实验和理论结果进行比较，验证了结果。纳米尺度的几何形状的变化对谐振器性能的影响进行了研究。确定了超高Q因子性能的限制因素。
2010-03-11 physics.comp-ph physics.optics
Vanadium oxide metal-insulator phase transition in different types of one-dimensional photonic microcavities
二氧化钒（$VO_2$）的光学性质可以通过金属-绝缘体转变来调节。在这项工作中，不同类型的一维光子结构为基础的微腔，嵌入二氧化钒已在900 nm和2000 nm之间的光谱范围内进行了研究。特别地，$VO_2$被夹在：i）由$SiO_2$和$ZrO_2$制成的两个光子晶体; ii）由遵循Thue-Morse序列的$SiO_2$和$ZrO_2$制成的两个非周期性结构; iii）由$SiO_2$和$ZrO_2$制成的两个无序光子结构，其中通过两种材料的随机序列或通过层厚度的随机变化引入无序; iv）由$SiO_2$、$Al_2O_3$、$Y_2O_3$和$ZrO_2$制成的两个基于四种材料的光子晶体。有序结构I和IV分别示出了具有缺陷模式的一个和两个强烈的透射谷，而非周期性和无序结构II和III示出了由于其复杂的分层配置而导致的多个透射谷。由温度控制的$VO_2$的金属-绝缘体转变导致微腔的光学性质的调制。
2022-08-29 physics.optics
Surface acoustic wave photonic devices in silicon on insulator
平面光子集成电路中的光-机相互作用在基础研究和应用中引起了极大的兴趣。然而，在最具技术意义的光子学平台：绝缘体上硅中，光力学几乎是不存在的。以前的演示需要对硅结构进行欠蚀刻和悬挂。在这里，我们提出了表面声波光子器件在绝缘体上的硅，高达8 GHz的频率。表面波是通过金属光栅对调制泵浦光的吸收和热弹性膨胀发射的。表面波是通过光弹调制的光学探头在标准的赛道谐振器检测。器件不涉及压电致动、波导悬挂或混合材料集成。入射微波信号的波长转换和声学真实时间延迟高达40 ns的芯片上演示。最后，离散时间微波光子滤波器与多达六个抽头和20 MHz宽的通带实现使用声学延迟。该概念适用于集成微波光子学信号处理
2020-11-03 physics.app-ph physics.optics
Topologically protected Fano resonance in photonic valley Hall insulators
光子学的迅速发展带来了许多有趣的共振光学现象，其中Fano共振（FR）因其在光开关和光传感中的应用而一直备受研究者的关注。然而，它对环境条件的敏感依赖性使得它很难在实验中实现。我们在这项工作中提出了一个拓扑保护FR的基础上的光子谷霍尔绝缘体，免疫系统杂质。拓扑保护的FR是通过耦合谷依赖的拓扑边缘态（TES）与一个双简并腔实现的。我们建立的$δ$型光子输运理论揭示了这种拓扑FR源于奇偶奇腔模和奇偶偶腔模两种传输的干涉。我们证实，诱导的Fano线形状的透射光谱是强大的弯曲畴壁和障碍。我们的工作可能会引发令人兴奋的前沿操纵谷运输和铺平了道路的拓扑保护的光子器件，如光开关，低阈值激光器和超灵敏传感器。
2021-07-11 physics.optics
Experimental Realization of Anti-Unitary Wave-Chaotic Photonic Topological Insulator Graphs Showing Kramers Degeneracy and Symplectic Ensemble Statistics
本文实验实现了反幺正波混沌光子拓扑绝缘体图，利用量子谷/自旋霍尔界面模式构建GSE系综，验证了克莱默简并和辛系综统计特性。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Type-\textbf{III} corner state in second-order topological insulator by distinctly hybridized photonic Wannier functions
在晶体对称性的存在下，二阶拓扑绝缘体可以通过被认为与Wannier中心相同的极化来表征。在这封信中，我们表明二阶拓扑绝缘体存在于全介质光子晶体中由非对称滑移对称性引起的一对简并光子带之间的拓扑相变的全过程中。由于Wannier函数的耦合（杂化），最大局域Wannier函数的中心总是位于原点，而不等于组分极化的相加。在这种情况下，角态归因于被边界阻挡的杂化Wannier函数。结合局域态密度，二阶拓扑结构得到了明确的确认和表征。这确保了角态从根本上不同于特定子晶格中局部化的I型角态或源自相互作用拓扑边缘态的II型角态。这种类型的角态在这里被认为是III型，并提供了一种替代方法来探索高阶拓扑物理，这可能会导致有趣的应用集成和量子光子学。
2022-08-19 physics.optics
Photonic Analogue of Two-dimensional Topological Insulators and Helical One-Way Edge Transport in Bi-Anisotropic Metamaterials
最近在了解凝聚态物质的拓扑性质方面的进展导致了时间反演不变拓扑绝缘体的发现。由于自然界的限制，拓扑非平凡的电子秩序似乎是罕见的，除了在小带隙半导体与强自旋轨道相互作用。在这篇文章中，我们表明，人工电磁结构，称为超材料，提供了一个有吸引力的平台，设计光子类似物的拓扑绝缘体。我们证明，一个明智的选择的超材料参数可以创建光子相位，支持一对螺旋边缘状态，这些边缘状态使单向光子传输，是强大的对无序。
2012-04-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Topological Dirac-vortex modes in a three-dimensional photonic topological insulator
本文首次在三维光子拓扑绝缘体中理论提出并实验验证了拓扑狄拉克涡旋模式，通过将三维Kekulé畸变紧束缚模型映射到光子晶体，利用微波近场测量观测到沿一维缺陷线鲁棒传播的模式，为三维光操控提供了新平台。
2024-11-06 physics.optics
A Semiconductor Under Insulator Technology in Indium Phosphide
这封信介绍了半导体下绝缘体（SUI）的InP技术，用于设计条形波导接口的InP光子晶体膜结构。在InP-SUI中的条形波导被支撑在原子层沉积的绝缘体层下，与在绝缘体上支撑的硅中的条形波导相反。当使用与局部光子晶体膜结构接合的InP-SUI条形波导时，与扩展的光子晶体波导膜相比，我们显示出光传输的实质性改善。此外，SUI还为平面膜III-V系统提供了SOI中使用的各种光纤耦合技术，例如亚微米耦合。
2012-10-03 physics.optics
Twisted fibre: a photonic topological insulator
本文提出通过在制备过程中扭转光纤来构建可扩展的光子陈绝缘体，利用扭转破缺有效时间反演对称性并诱导赝磁场，同时发现可保留实空间陈不变量的参数区间，从而实现对制备无序的拓扑保护。
2024-11-20 physics.optics
Higher-order topological phases in tunable $C_3$-symmetric photonic crystals
我们证明了在由三个介质棒组成的可果美光子晶体中，通过几何形状的连续变化可以触发多个高阶拓扑跃迁。通过调整单个几何参数，光子角和边态随着高阶拓扑跃迁的出现或消失而出现。两个不同的高阶拓扑绝缘体相和正常绝缘体相被揭示。它们的拓扑指数是由对称表示得到的。引入分数角电荷的光子模拟来区分两个高阶拓扑绝缘体相。我们的预测可以很容易地实现，并在可配置的介质光子晶体验证。
2021-02-22 physics.optics
Topological crystalline protection in a photonic system
拓扑晶体绝缘体是一类具有体能隙和边缘或表面模式的材料，其在其边界处受到晶体对称性的保护。它们已经在电子系统中实现：特别是在SnTe中。在这项工作中，我们提出了一种机制，实现光子边界态拓扑保护的晶体对称性。我们将这个一维系统映射到一个二维晶格模型，该模型具有相反的磁场，以及在其奇偶镜像子空间中的相反的陈数，从而对应于拓扑镜像绝缘体。此外，我们测试如何敏感和强大的边缘模式取决于他们的镜像奇偶性进行时间相关的演化模拟边缘模式在光子设置与现实的实验参数。
2015-12-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic topological insulators induced by non-Hermitian disorders in a coupled-cavity array
最近的研究无序或非厄米诱导拓扑绝缘体注入工程拓扑物质的新成分。在这里，我们认为纯粹的非厄米紊乱，这两个成分的组合，在一个一维耦合腔阵列无序的增益和损失的影响。在复杂的体光谱中，局域态携带拓扑不变量，增加增益-损耗无序强度可以诱导出拓扑光子态。该系统展示了丰富的相图和独特的拓扑状态从厄米特无序。非厄米临界行为的特征在于双正交的本地化长度的零能量的边缘模式，它发散的临界转变点，并建立体边缘对应。此外，我们表明，散装拓扑结构可以通过测量双正交手征位移，这可以从一个适当的拉姆齐干涉仪，在清洁和无序区域的工作中提取实验访问。所提出的耦合腔光子设置依赖于已被实验证明的技术，从而提供了一个可行的路线，探索这种非厄米无序驱动的拓扑绝缘体。
2022-12-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
