Unidirectional perfect reflection and radiation in double-lattice photonic crystals
已知非厄米光子系统表现出独特的现象，其中非厄米性通常由材料损耗或增益引入。在这里，我们提出并实验证明单向现象完全基于辐射。我们的设计是基于一个双晶格光子晶体，具有线性色散与一个单一的例外点，在那里的厄米和非厄米耦合的幅度抵消了在一个方向上。基于这一概念，我们实现了一种单向波导，当光从一侧入射时，它表现出完美的辐射，当光从另一侧入射时，它表现出完美的反射。我们的研究结果将开辟一条新的途径，利用非厄米性。
2023-01-25 physics.optics
Visualization of unidirectional optical waveguide using topological photonic crystals made of dielectric material
拓扑学的引入揭开了物理学的新篇章。拓扑系统提供了独特的边缘/界面量子态，这有望有助于新的自旋电子学的发展，并打开大门，以强大的量子计算。光学系统也可以受益于拓扑结构。在实空间中局域地构造一个具有双Dirac锥的蜂窝状光子晶体，诱导光子能带结构的拓扑跃迁，并利用后向散射免疫电磁输运建立了一个赝自旋单向光通道.由电介质材料制成的拓扑光子晶体可以为控制光的传播铺平道路，并有助于新的通信技术。
2016-10-25 physics.optics
Bidirectional optical non-reciprocity in a multi-mode cavity optomechanical system
本研究提出一种含三个光模与两个纳米机械谐振器的多模腔光力学系统，通过调节参数、相位等实现可控双向光学非互易传输，为新型非互易光子器件提供基础。
2023-04-12 physics.optics quant-ph
Unidirectional Photonic Circuit with Phase-Change Fano Resonator
我们证明了相变材料（PCM）的集成在一个光子超分子的两个微谐振器之一，耦合到总线波导，可以导致单向Fano谐振和出现的单向传输窗口。相变是由光致加热引起的，并且伴随着PCM谐振器的消光系数的突然增加。由于光子电路的不对称性，触发相变的输入光强度的临界值强烈地依赖于输入光的方向。后者决定了出现的传输窗口的单向性质。这种效应可用于片上无磁隔离器和Q开关。
2018-09-14 physics.app-ph physics.optics
Unidirectional output from a quantum-dot single-photon source hybrid integrated on silicon
我们报道了一种量子点单光子源（QD SPS）的混合集成在硅波导嵌入一个光子晶体镜，它反射光子，使有效的单向输出从波导。硅波导由亚波长光栅构成，以便即使在存在伴随混合集成工艺的堆叠未对准的情况下也保持高效率。在实验上，我们组装的混合光子结构的转移印刷，并展示了单光子产生的量子点和它的单向输出从波导。这些结果指出了一个有前途的方法，可扩展的集成SPS的硅量子光子学平台。
2021-08-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Transition from quasi-unidirectional to unidirectional guided resonances in leaky-mode photonic lattices
本文研究一维零对比度光栅中偶型与奇型波导模式耦合形成的准单向导模共振，证明其随光栅厚度增加可演化为真正的单向导模共振，并可通过调节晶格参数控制发射方向，同时揭示了奇异点和准连续谱束缚态等拓扑现象。
2023-12-01 physics.optics
Topology-Enabled Switchable Unidirectional Radiative Band in a Bilayer Photonic Crystal
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（新加坡科技研究局）；CNRS-International-NTU-Thales Research Alliance (CINTRA)（法国国家科学研究中心-国际南洋理工大学-泰雷兹研究联盟）
本研究提出利用拓扑结构实现双层光子晶体中可切换的单向辐射带，通过调控层间耦合和周围折射率实现方向性切换和远场响应重构。
2026-02-13 physics.optics
A photonic interface of chiral cavity quantum electrodynamics
腔量子电动力学在单量子水平上研究光与物质的相互作用。光子结构中手征光子-发射极耦合的特点是光的局部偏振锁定单向传播。然而，实现光子-发射极之间的强相互作用并实现方向锁定传输，这将在非互易量子器件中带来新的应用，目前还未见报道。本文提出了一种光子晶体与金属纳米颗粒耦合结构，通过高螺旋度的强局域场，在$\sim$ 95 $\%$光子单向传输的情况下，圆偏振光射入光子晶体波导的速率比没有纳米颗粒的情况大一个数量级，Rabi分裂谱的线宽约为只有纳米颗粒的十分之一，其可用于定向量子光源。
2018-09-04 physics.optics quant-ph
Unidirectional and Wavelength Selective Photonic Sphere-Array Nanoantennas
我们设计了一个光子球阵列纳米天线（NA），表现出强方向性和波长选择性。虽然光子NA的几何配置类似于等离子体Yagi-Uda NA，但它具有不同的工作原理，最重要的是，减少了等离子体元件的固有金属损耗。对于任何选定的光波长，反射器的尖锐Fano共振是可调谐的，以与球链指向矢的较宽偶极共振在光谱上重叠，从而导致高方向性。这项工作为定向和选择性的光子NA提供了设计原则，这对于光子探测和自发发射操纵特别有用。
2015-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Robust Unidirectional Edge States in the Continuum in non-Topological Floquet Photonic Crystals
School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院）；MOE & Guangxi Key Laboratory of Processing for Non-Ferrous Metals and Featured Materials, School of Physical Science and Technology, Guangxi University（广西大学物理科学与技术学院、有色金属及特色材料加工教育部与广西重点实验室）
该研究在非拓扑弗洛凯光子晶体中，通过z周期人工规范场实现了鲁棒单向连续谱边缘态，其可承受多种噪声与缺陷，为非拓扑系统的鲁棒光传播提供了新范式。
2026-08-27 physics.optics
Unidirectional Transport in Electronic and Photonic Weyl Materials by Dirac Mass Engineering
单向输运在二维系统中已经被观察到，然而，到目前为止，它们还没有在三维块体材料中被实验观察到。在这项理论工作中，我们表明，最近发现的外尔材料提供了一个平台，单向传输内散装材料。具有高实验可行性，一个复杂的狄拉克质量可以产生和操纵的光子外尔晶体，创造单向传播模式中观察到的传输实验。可能实现（电子）外尔半金属进行了研究。我们表明，在一个晶格模型中，与短程相互作用，所需形式的狄拉克质量可以自发地产生在一级过渡。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el hep-ph
Optimizing the chiral Purcell factor for unidirectional single photon emitters in topological photonic crystal waveguides using inverse design
本文提出了一种逆设计方法，可以显著提高拓扑光子晶体平板波导中手征光子元件和量子发射器的品质因数。从一个拓扑波导模式与群指数约为10和最大向前或向后的Purcell因子在手性点小于0.5，我们进行优化的方向Purcell因子。我们使用一个全三维的导模展开方法来有效地计算波导带色散特性和模式，而自动微分计算目标函数的梯度。我们提出两个改进设计的示例：（i）具有约30的可及基团指数和在手性点处大于4.5的最大单向Purcell因子的拓扑模式，表示Purcell因子的近10倍改进，和（ii）慢光模式，远离布里渊区边缘，具有大于350的群折射率和大于45的手征点处的最大单向Purcell因子。
2022-10-04 physics.optics
Observation of Unidirectional s-p Orbital Topological Edge States in Driven Photonic Lattices
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
该研究通过周期性驱动和合成磁通量的协同作用，在驱动光子晶格中实现了单向s-p轨道拓扑边缘态的观测，展示了更高轨道的Floquet拓扑绝缘体。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Unidirectional scattering with spatial homogeneity using photonic time disorder
该研究通过因果 Green 函数逆向设计光子时间无序，在空间均匀介质中实现幅度可控的单向散射，并利用有序—无序转变调控带宽，为无谐振时间滤波提供新方案。
2022-08-25 physics.optics
Time reversal constraint limits unidirectional photon emission in slow-light photonic crystals
已知光子晶体波导支持具有局部手征的C点类点偏振奇点。这样的点可以与偶极类发射器耦合，产生高度定向的发射，由此可以构建自旋光子纠缠。许多人承诺使用慢光模式来增强这种光-物质耦合。在这里，我们探讨了两种不同的光子晶体波导设计从行波到驻波的过渡。我们发现，时间反演对称性和光的互易性质的地方限制使用C-点在慢光制度。我们观察到两个明显不同的机制，通过这两个波导中满足这个条件。在波导设计中，我们考虑，一个适度的群速度$v_g \approx c/10$被认为是最佳的慢光耦合到C点。
2016-01-26 physics.optics
Non-reciprocal nonlinear optic induced transparency and frequency conversion on a chip
光子芯片的发展促进了基于光子的经典和量子信息处理，这归因于集成光子器件的高稳定性和可扩展性[1，2]。光学非线性[3]在这些复杂的光子电路中是必不可少的，因为它允许经典和量子光源，全光开关，调制和周围环境中的非互易性。众所周知，微腔中的非线性相互作用常常大大增强[4]。然而，与电磁感应透明类似的腔中相干光子-光子相互作用的表现[5]从未在集成平台上报道过。在这里，我们提出了一个实验演示的相干光子-光子相互作用的二阶光学非线性（χ^{（2）}）诱导的氮化铝光子芯片。非互易非线性光致透明是由于不同颜色的光子（可见光波段的光子和电信光波段的光子）之间的相干干涉而产生的。此外，宽带频率转换与几乎单位的内部（0.14外部）的效率和带宽高达0.76\，\mathrm{GHz}被证明。
2015-11-25 physics.optics quant-ph
Non-reciprocal Radio Frequency Transduction in a Parametric Mechanical Artificial Lattice
产生非互易射频转换在广泛的研究和应用中起着重要的作用，并且期望将该功能集成到微电路中而不引入磁场，然而，这仍然具有挑战性。通过设计一个一维人工晶格结构与邻居的相互作用工程参数，我们预测了一个非互易转导与巨大的单向性。然后，我们通过实验证明了这种现象的纳米机电芯片制造的传统互补金属硅工艺。通过对控制电压拓扑进行编程，实现了具有高达24dB隔离度的单向性，并实现了几种不同的换能方案。该系统除了作为射频隔离器外，还为射频领域的许多研究和应用提供了一种构建实用片上可编程器件的方法。
2016-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unidirectional band gaps in uniformly magnetized two-dimensional magnetophotonic crystals
利用磁群理论的概念，我们展示了如何在二维均匀磁化的磁光子晶体（MOPhC）中获得单向行为。这种群论方法概括了所有以前的调查单向MOPhCs，包括那些基于使用反平行磁畴的基本晶胞。在这里，示出了一个MOPhC的例子，其中单向行为是通过适当降低的基本图案的几何对称性。数值模拟了光子晶体薄片的单向传输。
2009-06-22 physics.optics
Controllable unidirectional transport and photon storage in an one-dimensional lattice with complex hopping rates
我们研究了具有复跳跃率的一维非厄米特晶格，在适当的条件下，这种复跳跃率可以通过绝热消去后的准一维锯齿型厄米特晶格来实现.利用合成磁通量，可以通过附加相位调制复跳频率的虚部，从而产生非互易结构。有了这种晶格，可以实现单点和高斯激发的鲁棒单向传输，这是免疫缺陷和后向散射。在此基础上，提出了一种基于非厄米晶格的三明治结构，可用于实现可控的光子存储和反转。存储时间和范围可以人为地控制在一定的范围内，并且存储效率可以通过有限的增益补偿来提高。本文提出的可控光子输运为光子的单向输运开辟了一条新的途径，为光的控制和操纵提供了一个很有前途的平台。
2018-01-29 physics.optics quant-ph
Inverse Spin Thermal Hall Effect in Non-Reciprocal Photonic Systems
本文预测了非互易系统中由光子自旋角动量梯度引起的横向辐射热通量，即逆自旋热霍尔效应，并在C4对称磁光网络及空间可变磁场下进行分析，为热管理和能量转换开辟新途径。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Drift-induced Unidirectional Graphene Plasmons
非互易光子器件实现了“单向”光流动，是光学系统的基本组成部分。在这里，我们研究了另一种范式，打破互易性，实现单向亚波长光传播完全兼容现代全光子高度集成系统。与最近的一些研究一致，我们的理论模型预测，用漂移电流偏置的石墨烯片具有很强的非互易可调响应。引人注目的是，我们发现，表面等离子体激元的传播可以有效地“单向”，并可能在很大程度上免疫缺陷和障碍物的后向散射。此外，漂移电流偏置可以将石墨烯等离子体激元的传播长度提高超过100%。我们的发现为非互易光子学开辟了新的进展，并提供了一个新的机会，用一个原子厚的非互易器件来控制光的流动。
2018-10-24 physics.optics
Unidirectional weak visibility in band gap and singular scattering in conduction band of one-dimensional parity-time symmetric photonic crystal
研究了一维宇称时间（$\mathcal{PT}$）对称光子晶体的吸收和散射特性。除了常见的透射率和反射率外，我们还定义了广义吸收率，使其包含了介电常数虚部为负的介质的放大效应，并给出了这种N周期光子晶体两侧透射率、反射率和吸收率的数学表达式。研究了这种光子晶体的复能带结构，揭示了例外点、$\mathcal{PT}$精确相位和$\mathcal{PT}$破裂相位的演化规律。在异常点附近，我们发现了一些奇异现象，两侧的透射率和反射率都大于1，甚至同时达到很大的值，那么对应的两侧的吸收率都为负值。在带隙中，透射率为零，一侧的反射率可以很大，而另一侧的反射率很小，我们称这种现象为单向弱可见性。我们相信这些现象对光学器件的设计是非常有益的。
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exceptional point induced unidirectional radiation from non-Hermitian plasmonic structures
非厄米光子学由于起源于宇称-时间（$\mathcal{PT}$）相变和例外点（EP）的奇异性质而引起了研究者的极大关注。迄今为止，在许多光子系统中已经研究了$\mathcal{PT}$相变、EP和围绕EP的循环。然而，很少有研究集中在奇异性的EP本征态的哈密顿矩阵。此外，还没有研究基于耦合常数的符号的EP本征态的切换及其在物理现象中的表现。在本文中，我们提出并数值证明了一个单向辐射现象所表现的惠更斯偶极子使用奇异EP本征态耦合等离子体系统的形成。利用偶极-偶极耦合实现了对应于耦合常数正负号的两种EP。结果表明，惠更斯偶极子是在EP条件下形成的，其辐射方向可以通过选择耦合的符号来控制。独特的光子功能，这直接源于奇异本征态在EP揭示了NH光子物理和设备的一个新的方面。
2021-10-05 physics.optics
Fragility of Unidirectional Transport in Weakly Disordered Photonic Chern Insulators
Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
研究揭示弱 disorder 如何破坏 photonic Chern 绝缘体中 robust 的 chiral 边态传播，尽管全局拓扑不变量保持不变，通过引入杂质态形成拓扑平凡的杂质带，导致拓扑 Chern 绝缘体中单向传播被破坏。
2026-05-08 cond-mat.dis-nn physics.optics
Ultra-low-loss optical interconnect enabled by topological unidirectional guided resonance
该研究提出并实验验证了利用拓扑单向导波共振制备超低损耗光栅耦合器的方法，在340nm绝缘体上硅平台实现0.34dB的创纪录低损耗与超30nm带宽，还展示了损耗仅0.94dB的堆叠芯片光学过孔，为大规模光子集成提供支撑。
2023-06-15 physics.app-ph physics.optics
Extreme Non-Reciprocal Near-Field Thermal Radiation via Floquet Photonics
通过利用Floquet驱动协议，并将其与明智的水库排放工程交错，我们实现了极端的非互惠热辐射。我们发现，后者是植根于直接辐射过程之间的相互作用，由于两个热浴和调制过程，这是负责泵浦辐射热之间的温度偏差。我们的理论结果证实了通过时域模拟与RF电路。
2020-06-26 physics.app-ph physics.optics
Transverse angular momentum in topological photonic crystals
在实空间中对结构光场的局域角动量进行工程化处理，可以在许多领域中实现前所未有的应用，特别是在动量空间中具有非平凡Berry涡旋的拓扑光子晶体中实现单向鲁棒输运。在这里，我们显示了横向角动量模式在硅拓扑光子晶体时，考虑横向电极化的强度。在具有横向自旋或轨道角动量的手征外激励下，在两个拓扑结构不同的硅光子晶体之间的几种急转弯界面中观察到了沿相反方向传播的强光流.在这两个光子晶体的边界处发现了一个具有交替符号拓扑荷的横轨道角动量模。此外，我们还发现，当自旋源的环尺寸或位置在一定范围内变化时，单向输运对工作频率具有鲁棒性，这也是宽带光子器件的优越性所在。这些发现使得利用横向角动量，一种自由度，实现单向鲁棒传输在电信领域和其他潜在的应用集成光子电路，如片上鲁棒延迟线。
2017-09-14 physics.optics
Unidirectional Localization of Photons
周期性结构中的人工缺陷是产生局域态的重要基础，在凝聚态物理、光子学和声学中有着广泛的应用。在光子学中，局域态被广泛用于限制和操纵光子。到目前为止，所有提出的局域态都是互易的，并受到时间反演对称性的限制。因此，本地化是双向的，在允许的通带，否则禁止阻带的光子被限制，而不管入射光束的方向。在这篇报告中，我们通过在一维时空调制的光子晶格中嵌入一个缺陷，证明了光子只在一个方向上局域化是可能的。在时空调制的光子晶格中，时间相关的电势产生有效的磁偏置，这打破了互易性。此外，在这样的移动晶格中，色散关系根据有效磁偏置的方向而获得偏移。在时间调制晶格中合成的静态缺陷将在带隙中产生光的空间局域化。然而，由于带隙的移动，局域化发生在不同的频率取决于入射场的方向。我们设想，这种现象可能不仅会影响光子学，而且还会影响其他物理学和工程领域，如凝聚态和声学，为设计新型设备打开大门，如非互易陷阱，传感器，单向可调谐滤波器，并可能导致非常规传输，如单向激光。尽管它的应用，我们的建议，即在一个驱动系统的缺陷状态，可以被认为是一个教学的例子Floquet问题的解析解。
2017-05-25 cond-mat.other physics.app-ph physics.optics
Unidirectional light transport in dynamically modulated waveguides
光子拓扑绝缘体表面的单向边缘态在通信、非线性光学和量子光学中具有重要的应用价值。此外，当光子拓扑绝缘体中的互易性被破坏时，这些状态提供了对无序的保护，这对于慢光应用特别重要。然而，实现这种单向边缘状态需要构造二维结构。在这里，我们展示了如何单向Floquet带可以出现在纯一维，绝热调制的动态系统，在对比中所需的更高的维度在拓扑绝缘体。我们还表明，使用现实的实验参数，这一概念可以实现使用耦合谐振腔光波导和光子晶体波导。此外，我们说明了相关的保护，防止混乱，并发现它是一个新的性质相比，Floquet拓扑绝缘体。
2018-04-12 physics.optics
Non-reciprocal second harmonic generation in ferroelectric photonic structures
二次谐波产生是与材料的对称性直接相关的强大工具。利用二次谐波可以揭示多铁性化合物中的相变、晶格旋转或电磁耦合等现象。[1-4]在这里，我们表明，在三角铁电体的自发电极化的强度Ps的意义，可以导致一个显着的二次谐波产生的空间依赖性。利用二维非线性光子结构，我们证明了沿极轴反向传播的光束产生非互易的二次谐波图案。在光学中，除了一些例外，[5]非互易现象通常与涉及磁场的时间反演对称性的破坏有关。[6，7]这里，相反，非互易性是与铁电相的反转对称性破缺相关的二次非线性张量所固有的。这些发现提供了在组装到极性表面上的二维结构中产生非互易光-物质相互作用过程的新途径，[8，9]包括用于等离子体或生物化合物的金属。
2010-01-08 physics.optics
Frequency tunable topological edge states of two-dimensional honeycomb lattice photonic crystals
本文通过对二维蜂窝晶格光子晶体（PC）进行伸缩，实现了光子量子自旋霍尔效应（PQSHE）。将两个具有相同光子带隙（PBG）但不同能带拓扑的蜂窝晶格光子晶体组合在一起，可以在组合结处产生拓扑保护的边缘态。研究了三角形、五边形和七边形散射体的拓扑边态及其单向传输特性。同时，实现了大弯曲角度倒Ω形波导中的单向传输，并通过添加不同类型的缺陷验证了拓扑保护的特性。此外，改变散射体形状时，拓扑边缘态的频率变化显著，表明不同散射体形状的光子晶体可以显著调节拓扑边缘态的频率范围。换句话说，它可以调节单向传输的频率，并增加拓扑边缘状态的可调节性。
2019-12-17 physics.optics
On-chip non-reciprocal optical devices based on quantum inspired photonic lattices
我们提出了一种新的几何结构的集成光子器件，可以用作隔离器和偏振分离器的基础上工程光子晶格。从光波导阵列，模仿Fock空间表示的非相互作用的两个站点的玻色哈伯德哈密顿，我们表明，这些结构引入磁光非互易性导致优越的光隔离性能。在前向传播方向上，输入TM偏振光束在输入和输出波导通道之间经历完美的状态转移，而表面布洛赫振荡阻止相同端口之间的后向传输。我们的分析表明，一个大的隔离比75分贝后，8毫米的传播距离内7耦合波导。此外，我们还证明了，在这种相同的几何结构中，明智地选择非互易性可以导致完美的偏振分裂。
2013-06-26 physics.optics
Three-dimensional non-reciprocal transport in photonic topological heterostructure of arbitrary shape
本文利用陈向量构建任意截面形状的光子拓扑异质结构，实验实现了三维大体积非互易拓扑传输，并展示了电磁波无反射穿越障碍物和突变结构的能力。
2024-06-29 physics.app-ph physics.optics
Unidirectional Maxwellian Spin Waves
我们发展了一个统一的观点，单向拓扑边缘波在非互易介质。我们着重讨论了光子自旋在非互易旋电介质中的内在作用。磁化金属或磁化绝缘体。我们首先回顾的概念，麦克斯韦哈密顿在非互易介质中，这立即揭示了在两个维度中的回旋系数的行为作为一个光子质量。与狄拉克质量类似，这种光子质量在体传播波的能量色散中打开带隙。在这些大体积光子带隙中，存在三种不同的麦克斯韦边缘波-每一种都是由边界条件的细微差异引起的。一方面，边缘波解是Jackiw-Rebbi电子边缘态的严格光子模拟。另一方面，对于完全相同的系统，它们可以是在零频率处熟悉的整数量子霍尔效应的高频光子对应物。我们的哈密顿方法还预测存在的麦克斯韦边缘波表现出拓扑保护的第三个不同的类。麦克斯韦边缘状态在这个独特的\textit{quantum gyroelectric phase of matter}必然需要一个符号的变化，在回转所产生的非局域性（空间色散）。这些拓扑电磁边缘状态的签名属性是，他们是不经意的接触介质，即。它们发生在量子旋电相和任何介质（甚至真空）的界面处。此外，麦克斯韦自旋波表现出光子自旋1量子化，与它们的超对称自旋\sfrac{1}{2}对应物完全类似。本文的目标是讨论这三个基本类的边缘波在一个统一的角度，同时提供深入的推导，考虑到非局部性和各种边界条件。
2019-03-22 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
Programmable photonic quantum walks on lattices with cyclic, toroidal, and cylindrical topology
研究利用近期开发的光子平台，通过在倒易空间进行离散采样引入周期性边界条件，在环形、圆柱和环面拓扑格子上实现了可编程量子行走，并展示了局域态和波包动力学及降维映射，为有界Hilbert空间的光学模式变换提供了通用平台。
2025-06-23 physics.optics quant-ph
Reciprocal Quantum Electrodynamics with Bound States in the Continuum
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
本文探讨了反演量子电动力学在光学和光子学中的最新进展，涵盖弱耦合、强耦合和非线性光学，提出通过连续态束缚态实现真正开放系统的光子-物质相互作用。
2026-07-29 physics.optics
Absence of universal backscattering immunity in reciprocal photonic waveguides
University of Sydney（悉尼大学）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）
该研究证明互易光波导中无法实现对所有无序的普适背向散射免疫，源于光子缺乏电子系统的自旋-1/2和费米子时间反演保护，并提出若干针对性抑制策略。
2026-10-05 physics.optics
Topological photonics: from crystals to particles
光子晶体拓扑绝缘体在其边缘具有保护态。在能带结构中，这些边缘态表现为穿过光子带隙的连续带。它们允许光单向传播而不散射。在实践中，必须使依赖于这些效应的装置尽可能小型化。在这里，我们研究的全介质光子拓扑绝缘体粒子（有限晶体），不需要一个磁场。在这样的粒子中，边缘态的频率是离散的。然而，离散状态支持赝自旋相关的单向传播。它们允许光在类似于连续边缘状态的尖角周围弯曲，并作为拓扑保护的回音壁模式，可以存储和过滤光以及操纵其角动量。此外，他们还解释了光子拓扑绝缘体中离散透射峰的多个实验观察结果。
2017-04-11 physics.optics
Compact antenna for efficient and unidirectional launching and decoupling of surface plasmons
控制表面等离子体激元（SPP）的发射效率和方向性以及它们与自由传播光的解耦是等离子体激元器件和系统开发的主要目标。在这里，我们报告的设计和实验观察的一个高效的单向表面等离子体发射器组成的11个亚波长槽，每个具有不同的深度和宽度。我们的观测表明，在聚焦高斯光束的正常照射下，用一个总长度小于8 μm的紧凑型装置，实验上实现了效率至少为52%的单向SPP发射。反过来，我们报告说，相同的设备可以有效地将SPP转换成一个高度定向的光束发出垂直于样品。
2011-09-09 physics.optics
Experimental realization of optomechanically induced non-reciprocity
非互易器件，如环行器和隔离器，是集成光子电路中经典和量子信息处理不可缺少的器件。除了这些应用之外，非互易相移对于探索奇异拓扑光子学具有根本意义，例如实现手征边缘态和拓扑保护。然而，将低光损耗磁性材料纳入光子芯片在技术上具有挑战性。在这项研究中，我们实验证明非磁性非互易性使用光机械相互作用的耳语画廊微谐振器，提出了由Hafezi和Rabl。光机械诱导的非互易性的透明度和放大观察，并在这项研究中证明了高达40度的非互易相移。这项研究的结果代表了集成全光可控隔离器和环行器，以及非互易移相器的重要一步。
2016-04-08 physics.optics
Multipolar interference for non-reciprocal nonlinear generation
我们表明，非线性多极干涉允许实现不仅单向的，但也从纳米元件的非互易非线性产生，与非线性产生的光的方向从至少一个或几个激发光束去耦。或者，它可以允许通过反转其中一个泵的方向来抑制纳米元件或其周期性布置中的指定非线性响应。所描述的现象利用了这样的事实，即与线性响应情况相反，非线性磁电干扰源于加法和乘法过程的组合，并且包括电和磁部分波本身内的各种项之间的干扰。我们演示了引入的概念，数值上使用一个例子的等离子体二聚体几何与现实的材料参数。
2015-10-11 physics.optics
Polariton condensation in photonic crystals with high molecular orientation
研究了二维无缺陷三角形光子晶体中的Frenkel激子-极化激子玻色-爱因斯坦凝聚，其中有机半导体有源介质中含有偶极矩垂直于光子晶体层的束缚激子.我们发现光子布洛赫模式的结构，并考虑其强耦合制度与激子组件。利用Gros-Pitaevskii方程的激子极化激元和玻尔兹曼方程的外部激子水库，我们证明了凝聚体的形成在倒易空间中的光子群速度等于零的点。此外，我们证明了非零动量态的TM-偏振光的非相干泵浦的情况下，系统的凝聚，并表明凝聚阈值变化的倒易空间中的不同点，由失谐控制。
2017-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Direction reconfigurable non-reciprocal acousto-optic modulator on chip
非互易元件在光子系统中对于保护光源和信号路由功能是必不可少的。声光方法生产非互易器件提供了一种与磁光解决方案兼容的替代方案，对于光子集成尤其重要。在本文中，我们实验证明了一个动态可重构的非互易声光调制器在电信波长。调制器可以通过外部RF输入以多种互易和非互易配置来布置。该装置的动态可重构性通过新的交叉指叉型压电式传感器实现，该压电式传感器可以基于RF输入的相位改变往复性破坏声激励的方向性。我们在这里演示的方法可能使方向相关的信号处理和光学隔离的新途径。
2019-08-06 physics.app-ph physics.optics
Non-Reciprocal Response in Silicon Photonic Resonators Integrated with 2D CuCrP2S6 at Short-Wave Infrared
本研究将多层二维CuCrP₂S₆集成到硅微环谐振器上，利用其铁磁有序实现短波红外波段非互易磁光响应，具备低损耗、高隔离比、超紧凑等优势，可用于提升光学系统抗背反射能力。
2024-07-15 physics.app-ph physics.optics
Experimental demonstration of broadband Lorentz non-reciprocity in an integrable photonic architecture based on Mach-Zehnder modulators
我们展示了第一个有源光隔离器和环行器实现在一个线性和互易材料平台使用商业马赫-曾德尔调制器。在基于单模保偏光纤的原理验证实验中，我们在电信波长的前所未有的8.7 THz带宽上实现了超过12.5 dB的隔离，总插入损耗仅为9.1 dB。我们的架构提供了一个实际的答案，在光子集成电路的非互易光路由的挑战。
2014-06-29 physics.optics
Bound states in the continuum accompanied by avoided crossings in leaky-mode photonic lattices
当两个非正交共振耦合到同一个辐射通道时，避免了交叉，在参数空间中出现了连续束缚态（BIC）。本文给出了一维平板漏模光子晶格中耦合导模共振所引起的避免交叉和BIC特性的数值和解析结果。在具有上下镜像对称性的对称光子晶格中，由于具有相同横宇称的两个导模之间的耦合，具有无限寿命的Friedrich-Wintgen BIC伴随有避免的交叉。在上-下镜像对称性被破坏的非对称光子晶格中，由于不同模式的辐射波不能完全消除，因此出现了具有有限寿命的准BIC，但没有交叉。我们还表明，单向BIC伴随着避免交叉，由于导模共振与不同的横向宇称在非对称光子晶格。单向BIC的Q因子是有限的，但其在向上或向下方向上的辐射功率显著小于在相反方向上的辐射功率。我们的研究结果可能有助于工程BIC和避免交叉在不同的光子系统，支持泄漏模式。
2020-07-01 physics.optics
Broadband, robust, and tunable beam splitter based on topological unidirectional surface magnetoplasmons
本文提出利用拓扑单向表面磁等离子体模耦合实现宽带、鲁棒且可调谐的分束器，克服传统设计缺陷，具有频率无关分束比和磁场调谐能力。
2025-10-09 physics.optics
Bound States in the Continuum and Unidirectional Guided Resonances Enabled by Competing Fourier Harmonics near the Fourth Stop Band
Kongju National University（Kongju 国立大学）；Institute of Application and Fusion for Light, Kongju National University（光应用与融合研究所）
提出一种基于第一和第二傅里叶谐波双通道辐射相消的新机制，在第四禁带附近实现单向导引共振，无需面内对称性破缺或带间耦合，简化器件设计。
2026-09-02 physics.optics
A topological gap waveguide based on unidirectional locking of pseudo-spins
本研究结合拓扑光子晶体线缺陷与间隙波导结构，构建出兼具高传输效率和强鲁棒性的拓扑间隙波导，可通过传统半导体工艺制备并集成于通信光路。
2023-10-04 physics.app-ph physics.optics
Engineering of energy band and its impact on light transmission in non-reciprocal Hermitian hourglass lattice
本文研究非互易厄米沙漏光子晶格，通过非互易耦合实现能量隔离、两种平带和能带反转，并探讨平带激发及缺陷诱导的双边缘态，推进能带调控理论。
2023-10-11 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
Geometry-dependent skin effects in reciprocal photonic crystals
趋肤效应是指在一个频率范围内的所有本征模都成为边缘态，这是由非厄米系统中唯一的复本征值的拓扑性质决定的。实现这样一个迷人的效果的普遍尝试被限制在一维或非互易系统表现出不对称耦合。在这里，最近的模型哈密顿理论的启发，我们提出了一个现实的倒易二维（2D）光子晶体（PhC）系统，显示出所需的趋肤效应。具体来说，我们建立了一个例行设计这样的非厄米特系统，通过揭示非平凡的特征值拓扑结构的2阶例外点（EP）和皮肤效应之间的内在联系。在所提出的策略的指导下，我们成功地设计了一个2D PhC，具有非零特征值绕组数的EP。然后，通过利用宏观几何形状和晶胞的对称性来形成沿着特定波矢方向的光谱区域。投影能带结构的计算表明，所需的集肤效应存在于特定的晶体界面。最后，我们采用时域模拟生动地说明了这一现象，通过激发一个脉冲的中心，一个有限大小的光子晶体。我们的结果为趋肤效应的进一步实验确认和应用奠定了坚实的基础。
2022-10-03 cond-mat.other physics.optics
Non-Reciprocal Geometric Wave Diode by Engineering Asymmetric Shapes of Nonlinear Materials
单向非互易输运是科学和技术中许多基本问题和应用的核心。在这里，我们研究了波二极管器件的新设计，通过工程非对称形状的非线性材料，实现非互易波传播的功能。我们首先展示了分析结果，揭示了非线性和不对称性是必要的，以诱导这种非互易（不对称）波传播。进一步对一个具有典型非对称形状的几何波二极管模型进行了详细的数值模拟，得到了良好的非互易波二极管效应。最后，我们讨论了几何波二极管的可扩展性。这一结果为简单地通过非线性材料的形状工程有效地设计波二极管开辟了一条灵活的途径，这可能在控制能量、质量和信息传输方面具有广泛的意义。
2014-02-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
