Topological valley crystals in a photonic Su-Schrieffer-Heeger (SSH) variant
二维材料的研究进展表明，谷作为六边形第一布里渊区的能量极值，为信息操纵提供了一个新的自由度。在此基础上，构造了在边界上支持这种极化边缘态的谷霍尔拓扑绝缘体。在变形Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型的光子学意义下，提出了一种由六个可调介质三角柱构成的二维谷型光子晶体.我们揭示了谷态的涡旋性质，建立了谷极化态的选择规则。基于谷型拓扑结构，设计了菱形分束波导，验证了谷型手性选择的正确性。我们的数值结果表明，这种拓扑保护的边缘态仍然保持鲁棒的传输在尖锐的角落，今后提供了一个可行的想法谷光子器件在太赫兹制度。
2022-09-27 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
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
Fine Structures of Berry Curvature and Unquantized Valley Chern Numbers in Valley Photonic Crystals
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；The University of Tokyo（东京大学）；NTT Corporation（日本电报电话公司）
研究揭示谷光子晶体中 Berry 曲率分布的细结构，证明谷 Chern 数非量子化，挑战传统拓扑观点，提供更严谨的解释框架。
2026-03-28 physics.optics
Tunable light flow control in valley photonic crystal waveguide
在拓扑光子系统中对双谷自由度的探索激发了许多有趣的光学现象，如光子霍尔效应、鲁棒延迟线和完全外耦合折射。在这项工作中，我们实验证明了光在谷光子晶体波导中的可调谐性。通过连续控制微波单极天线阵的相位差，利用相位涡旋的特性，使光束向不同方向分裂，分裂比在0.9 ~ 0.1范围内平滑变化。在光子畴壁也观察到边缘态的拓扑谷输运。可调谐边缘状态色散，即，在谷型光子晶体波导和理想电导体的光子边界处发现了从无隙的谷型相关模到有隙的平坦带的变化，从而导致高传输的可调谐频率带宽。我们的工作为拓扑光子系统中光流的可控性和动态调制铺平了道路。
2018-05-09 physics.optics
Experimental demonstration of valley-Hall topological photonic crystal at telecommunication wavelengths
光子拓扑绝缘体为消除散射损耗和提高光通信系统的效率提供了前所未有的可能性。尽管在理论上做出了重大努力，但在电信领域工作的集成光子拓扑绝缘体的实验演示仍然缺失。在这里，我们设计，制造和表征光子晶体为基础的拓扑结构，表现出谷霍尔效应。我们实验证明了在一个CMOS兼容的芯片工作在电信波长的拓扑保护的边缘状态的传播。这一贡献是集成拓扑光子学的重要一步。
2018-05-18 physics.optics
Observation of Fully Flat Bands in a Photonic Dipolar Kagome Lattice
本研究通过在光子偶极Kagome晶格中整合轨道和旋转自由度，提出并实验验证了无需专用激励即可实现全平带的新机制，为增强光与物质相互作用和节能光子器件提供了可调谐策略。
2025-09-16 physics.optics
Non-Hermitian Second-Order Topological Phases and Bipolar Skin Effect in Photonic Kagome Crystals
Jiangsu University（江苏大学）
研究非厄米特二阶拓扑相的性质，揭示高阶拓扑与非厄米特皮肤效应的相互作用，发现非厄米特性驱动本征态在角落积累，打破传统体-边对应关系。
2026-01-19 physics.optics
Valley-locked Optical Spin Merons in Valley Photonic Crystal Waveguides
School of Physics and Materials Science, Jiangxi Provincial Key Laboratory of Photodetectors, Nanchang University（南昌大学物理与材料科学学院，江西省光电探测器重点实验室）
本文提出利用拓扑保护的谷边态实现光旋磁体在芯片上的稳健定向传输，通过谷自由度实现谷锁定的旋磁体，为光子系统中的应用提供新途径。
2026-06-08 physics.optics
Valley and Valley-like Split-ring Topological Photonic Crystal
在对物质拓扑相的研究中，谷赝自旋被引入光子系统。在这里，我们构建了一个分裂环光子晶体（SPC），其中分裂环的分布根据Kagome模型。在保证C3v对称性的条件下，将三个分裂环作为一个整体旋转，得到了一个传统的由开二重Dirac简并点驱动的双带反转谷拓扑（2IVT）.当三个分裂环作为一个整体旋转时，在不保证C3v对称性的条件下，将存在由开二重简并点驱动的谷状拓扑。特别地，当三个分裂环分别旋转时，会出现三带反转谷拓扑（3IVT），这也是由开二重简并点驱动的。谷拓扑和类谷拓扑可以用非平凡的Wannier带（WB）和体极化（BP）来描述，它们都具有沿Zigzag畴壁的正折射和负折射。我们的研究可以推广到其他模型，利用可控几何构造多种拓扑结构，从而为新拓扑态的研究提供思路。
2021-12-05 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
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
PT-symmetric phase in kagome photonic lattices
Kagome格是一个由角共享三角形组成的二维网络，通常与几何挫折有关。特别地，在可果美阵列中波导模式之间的受抑耦合导致由空间局域模式组成的无色散平坦带。在这里，我们提出了一个复杂的光子晶格放置$\mathcal{PT}$对称二聚体的kagome晶格点。每个二聚体对应于一对强耦合波导。通过对单个二聚体的增益和损耗的平衡安排，系统在有限增益/损耗参数达到临界值时表现出$\mathcal{PT}$对称相位。这种复杂的可果美波导阵列中的光束演化呈现出一种新颖的光功率沿传播距离的振荡旋转。当晶格受到窄光束激发时，观察到源自可果美结构的近平带的长寿命局部手征结构。
2015-09-18 cond-mat.other physics.optics
Second-harmonic generation via double topological valley-Hall kink modes in all-dielectric photonic crystals
非线性拓扑光子学探索了拓扑相位和非线性光学领域的共同主题，有望开辟拓扑光子学的新范式。在这里，我们展示了二次谐波产生（SHG）通过双拓扑谷霍尔扭结模式在全介质光子晶体（PhCs）的非线性相互作用。我们首先表明，两个拓扑频率带隙可以创建周围的一对频率，$ω_0$和$2ω_0$，通过缺口出相应的狄拉克点在二维蜂窝光子晶体。在两个频率带隙内产生了沿着以镜像对称方式放置在一起的两个光子晶体之间的扭结型畴壁界面的谷-霍尔扭结模式。重要的是，通过全波模拟和模式色散分析，我们表明，可调谐的，双向相位匹配的SHG通过两个带隙内的谷霍尔扭结模式的非线性相互作用，可以实现。特别是，通过使用与谷霍尔扭结模式的磁性部分相关联的斯托克斯参数，我们引入了一个新的概念，SHG定向二向色性，这是用来表征用于感测手性分子的光学探针。我们的工作开辟了新的途径，拓扑保护的非线性混频和有源光子器件实现在全介质材料平台。
2021-04-07 physics.optics
Relation between interface symmetry and propagation robustness along domain walls based on valley topological photonic crystals
该研究提出一种排布更灵活的谷光子晶体设计，通过分析三类不同对称性界面的边缘模传播特性，探讨了谷拓扑与界面手性对传输鲁棒性的影响，为光子晶体光路设计提供了新思路。
2024-08-19 physics.optics
Nanocavity Confinement by Orthogonal Valley- and SSH- Topological Interfaces In Glide-Symmetric Photonic Crystal Structures
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Basic Research Laboratories, NTT Inc.（NTT基础研究所）；Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Tokyo（东京大学电气电子工程系）；Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Nanophotonics Center, NTT Inc.（NTT纳米光子学中心）
研究人员利用滑移对称谷光子晶体的正交谷与类SSH拓扑畴壁，实现了连续可调的高Q二维纳米腔，为紧凑型谐振器件及光与物质相互作用增强提供了方案。
2026-08-24 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
Multifrequency and multimode topological waveguides in a Stampfli-triangle photonic crystal with large valley Chern numbers
本研究在Stampfli三角光子晶体中同时实现多频率和多模式量子谷霍尔效应，通过Z形波导验证大谷陈数，并理论提出频率相关多模式分束器，为高容量光传输与集成器件提供新方案。
2024-03-19 physics.optics
Three-dimensional topological valley photonics
该研究提出三维拓扑谷光子学框架，通过谷陈矢量实现矢量体谷涡旋与手性表面态，并理论结合实验验证其完整带隙及三维光子应用潜力。
2024-09-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Inverse Design of the Topology Bandwidth Tradeoff in Valley Photonic Crystals
IIT Bombay（印度理工学院孟买分校）；Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research (JNCASR)（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文提出了一种逆设计方法，通过优化谷光子晶体的拓扑特性与带隙，实现稳定波传播和高传输效率。
2026-10-02 physics.optics
A photonic integrated chip platform for interlayer exciton valley routing
二维半导体异质结构中的层间激子显示出抑制的电子-空穴重叠，导致与层内激子相比更长的辐射寿命。这种紧密结合的层间激子与包括光存储和量子通信在内的重要光电应用相关。然而，由于它们的面外跃迁偶极矩，它们的光学可及性是有限的。在这项工作中，我们设计了一个CMOS兼容的光子集成芯片平台，用于增强这些层间激子与微谐振器的回音壁模式的近场耦合，利用光在小模式体积和高品质因数的系统的高限制。我们的平台允许高度选择性的发射路由通过工程不对称的光传输，这有利于有效的读出和通道的激子谷态从这样的系统。
2022-03-07 physics.optics
Rabi-like oscillation of photonic topological valley Hall edge states
通过在对称性反转破缺的蜂窝光子晶格中引入两个锯齿形畴壁，研究了拓扑谷霍尔边缘态的类拉比振荡。这种共振振荡是由沿着传播方向的晶格深度的弱周期性调制刺激的，其不影响晶格的整体对称性和能带拓扑。振荡伴随着周期性的边缘状态之间的切换具有相同的布洛赫动量，但位于不同的域壁。在布里渊区，开关周期和效率是布洛赫动量的非单调函数。我们讨论了这个谐振过程的效率取决于从谐振值的调制频率失谐。还简要讨论了非线性边缘态的开关。我们的工作为实现时反不变拓扑绝缘体中谷霍尔边缘态的共振振荡提供了一种有效的途径。
2019-05-23 physics.optics
Observation of strong backscattering in valley-Hall photonic topological interface modes
本研究测量谷霍尔拓扑波导慢光区的损耗，发现其无结构缺陷背向散射的拓扑保护，损耗源于安德森局域化，对互易光子学中拓扑保护的实际价值提出根本性质疑。
2024-04-16 physics.optics
Topological Photonic Crystal of Large Valley Chern Numbers
光子晶体是电子系统中带隙谷电子材料的一种模拟物，近年来在光子晶体中实现拓扑谷相的方法局限于谷陈数为1。在这封信中，我们提出了一种新的类型的谷相，可以有大的谷陈数为2或3。不同谷陈数（从1到3）之间的谷相变是通过改变晶胞的构型来实现的。我们证明了这些新的拓扑相位可以引导波沿着尖锐弯曲的畴壁鲁棒地传播。我们的结果是有希望的探索新的拓扑现象的光子系统。
2020-04-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Design of wavelength division multiplexing devices based on tunable edge states of valley photonic crystals
波分复用（WDM）器件是光子集成电路（PIC）的关键元件。基于硅波导和光子晶体的传统WDM器件由于缺陷的强后向散射引入的高损耗而具有有限的透射率。此外，减少这些设备的占地面积是具有挑战性的。在这里，我们从理论上证明了一个波分复用器件在电信范围内的基础上全介质硅拓扑谷光子晶体（VPC）结构。我们通过调节硅衬底中晶格的物理参数来调节其有效折射率，这可以连续地调节拓扑边缘态的工作波长范围，从而允许设计具有不同信道的WDM器件。WDM器件有两个通道（1470 nm-1523 nm和1548 nm-1609 nm），对比度分别为22.4 dB和24.9 dB。这种控制拓扑边态工作带宽的原理可以普遍应用于各种可集成光子器件的设计，具有广阔的应用前景。
2022-04-09 physics.optics
Topological photonic integrated circuits based on valley kink states
谷赝自旋是光子晶格中一种新的自由度，它为光子的操纵和增强光网络的鲁棒性提供了一种有趣的方法。在这里，我们实验证明了拓扑波导，折射，谐振，并在集成电路谷偏振光的路由。具体地说，我们发现，在不同拓扑谷相位的光子晶体之间的畴壁，存在一个拓扑保护的谷扭结状态，是背散射自由在急弯和终端。我们进一步利用这些谷扭结态来构造具有弯曲形状腔几何形状的高Q拓扑光子晶体腔。我们还展示了一种新的光学路由方案在多个谷扭结态的交叉点，在那里，由于光子的谷赝自旋光分裂违反直觉。这些结果不仅将导致稳健的光通信和信号处理，而且还为激光、量子光子对产生和光力学等领域的拓扑光子学基础研究打开了大门。
2019-08-10 physics.app-ph physics.optics
Topological dissipative Kerr soliton combs in a valley photonic crystal resonator
本研究理论提出谷光子晶体谐振器方案，可产生天生具备拓扑保护特性的耗散Kerr孤子梳，揭示其演化规律与鲁棒性，为片上非线性光子器件提供新设计思路。
2023-07-25 physics.optics
Experimental realization of wide-mode-area slow light modes in valley photonic crystal heterostructure waveguides
本研究通过在硅基谷光子晶体异质结波导中插入可调宽度的光子石墨烯层并调控畴界晶胞间距，实验实现了模宽可调的宽模面积慢光模式，为高功率片上光子集成器件研发提供了新途径。
2025-05-21 physics.optics
High-performance chiral all-optical logic gate based on topological edge states of valley photonic crystal
为了实现全光通信和信息处理，有必要研制基于光子结构的、能够直接进行逻辑运算的全光逻辑门。全光逻辑门已经基于传统的波导和干涉技术以及光子晶体结构得到了证实。然而，这些结构中的任何缺陷都会引入高散射损耗，这会损害信息处理的保真度和对比度。基于谷型光子晶体（VPC）的自旋谷锁定效应，提出了一种基于VPC结构的高性能全光逻辑或门.通过调节两个输入通道的工作带宽，避免了两个通道之间的干扰，从而实现了稳定的高保真输出。两个通道的透过率均高于0.8，并且实现了28.8dB的高对比度。此外，源于自旋谷锁定效应的逻辑门的手性允许使用不同的圆偏振光作为输入，表示“1”或“0”，这在量子计算中是高度期望的。该器件的尺寸很小，可实现高密度片上集成。此外，这种设计可以使用当前的纳米纤维技术进行实验制造，并将在光通信，信息处理和量子计算中具有潜在的应用。
2022-09-17 physics.optics
Direct Observation of Valley-polarized Topological Edge States in Designer Surface Plasmon Crystals
对二维层状材料的广泛研究表明，谷作为动量空间中的能量极值，可以为信息的传输提供新的自由度。基于这一概念，研究人员预测了谷-霍尔拓扑绝缘体，它可以支持非平凡畴壁处的谷极化边缘态。近年来，人们提出了几种光子晶体或声波晶体作为谷霍尔拓扑绝缘体的经典对应物。然而，在光子晶体中直接观察谷偏振边缘态的实验至今仍很困难。在这里，我们展示了一个设计师的表面等离子体晶体包括金属图案沉积在介电基板上，它可以成为一个山谷霍尔光子拓扑绝缘体，通过利用镜像对称性破缺机制。拓扑边缘状态与谷依赖运输直接可视化的微波政权。通过空间傅里叶变换，证实了所观察到的边缘态是完全谷偏振的。拓扑保护的边缘状态在尖角也实验证明。
2017-09-19 physics.optics
Topological chiral edge states in deep-subwavelength valley photonic metamaterials
拓扑谷光子学是光子学的一个新的前沿领域，具有广泛的应用前景。以前的谷边界输运依赖于两个拓扑结构不同的域之间的内部边界处的扭结态。然而，最近的研究揭示了一类新的拓扑手性边缘态（CES）在谷材料的外部边界，这在光子学中仍然是难以捉摸的。在这里，我们提出并实验证明了拓扑CES谷光子超材料（VPMM）通过精确地调整现场边缘电位。此外，VPMMs工作在深亚波长尺度。因此，支撑的CES是高度受限的和自引导的，而不依赖于包覆层来防止泄漏辐射。通过直接的近场测量，我们观察到体带隙，边缘色散，和强大的边缘传输通过尖角，这是标志的CES。我们的工作为探索谷光子学中的新型拓扑边缘态铺平了道路，并揭示了鲁棒和小型化的光子器件。
2021-08-23 physics.app-ph physics.optics
Valley-dependent Corner States in Honeycomb Photonic Crystal without Inversion Symmetry
利用平面波展开和有限元方法研究了无反演对称性的蜂窝状光子晶体的拓扑态。在蜂窝格点中反演对称性的破缺导致了相反的拓扑谷指数，即，动量空间中谷依赖的陈数我们发现60度角点$^\circ$有拓扑角点态出现，而其他角点没有拓扑角点态，这可以理解为谷陈数在角点处的符号翻转.我们的研究结果提供了一个实验上可行的平台，探索谷依赖的高阶拓扑结构的光子系统。
2021-05-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Valley-contrasting orbital angular momentum in photonic valley crystals
谷作为一个自由度，已经被用来实现二维层状材料中的谷选择性霍尔输运和圆二色性。另一方面，具有螺旋相位分布的光的轨道角动量在光通信、原子囚禁、甚至重要拓扑工程等方面具有前所未有的应用前景，引起了人们的极大关注。在这里，我们揭示了谷对比轨道角动量在全介质光子谷晶体。利用具有适当手征的轨道角动量源实现了谷手征体态的选择激发。谷依赖的边缘状态，可预测的非零谷陈数，使抑制沿锯齿形边界的谷间散射，导致宽带鲁棒传输在Z形弯曲没有角落形态优化。我们的工作可能为发现新的量子态和在纳米光子学中操纵光的自旋轨道相互作用打开一扇新的大门。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Valley vortex states and degeneracy lifting via photonic higher-band excitation
我们证明了在光子石墨烯谷依赖的涡旋产生。在不破坏反转对称性的情况下，两个等效谷的激发导致布拉格反射到第三谷时形成光学涡旋，其手性由谷自由度决定。涡反涡对谷依赖的拓扑电荷翻转也观察到和证实的数值模拟。此外，我们开发了一个三带有效哈密顿模型来描述耦合谷的动力学，并发现常用的两带模型是不足以解释所观察到的涡旋简并提升。这种谷极化涡旋态产生于高频段激发，而没有反转对称性破缺或合成场诱导的能隙开放。我们的结果从光子设置可以提供洞察力的研究谷对比和贝里相位介导的拓扑现象在其他系统中。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall 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
Experimental probe of band structures of bilayer valley photonic crystals
本研究受二维范德瓦尔斯材料层自由度调控特性启发，通过近场扫描技术实验探究不同堆叠构型的双层谷光子晶体能带结构，观测到不同拓扑边缘模，证实层自由度可作赝自旋调控光流，为双层拓扑绝缘体研究提供实验平台。
2024-11-18 physics.optics
Topologically protected valley-dependent quantum photonic circuits
拓扑光子学已经被引入作为集成光学的强大平台，因为它可以处理鲁棒的光传输，并进一步扩展到量子世界。引人注目的是，拓扑光子结构中的谷对比物理有助于谷相关的边缘状态，它们的单向耦合，甚至拓扑结中的谷相关波分。在这里，我们设计和制造的纳米光子拓扑鱼叉形分束器（HSBS）的基础上$120$ -deg-bending接口和演示的第一个芯片上谷依赖的量子信息过程。利用我们的50/50 HSBS实现了双光子量子干涉，即HongOu-Mandel（HOM）干涉，该干涉具有高的$0.956 \pm 0.006$可见度。级联这种HSBS，我们还演示了一个简单的量子光子电路和路径纠缠态的产生。我们的工作表明，光子谷态可用于量子信息处理，利用谷态相关的光子拓扑绝缘体实现更复杂的量子线路是可能的，这为片上量子信息处理提供了一种新的方法。
2021-03-11 physics.optics quant-ph
Spin photonic topological metasurface based on kagome lattice and leaky-wave application
Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学）
本文提出基于kagome晶格的自旋拓扑超表面，开发出具有宽传播路径和双方向波束的X波段泄漏波天线。
2025-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Harnessing Topological Valley-Hall States in Photonic Crystals for Label-Free Refractive-Index Discrimination of Cancer Cell Lines
Department of Electrical and Electronic Engineering, Bangladesh University of Engineering and Technology（电气与电子工程系，孟加拉国工程与技术大学）
本研究设计了6太赫兹硅基谷霍尔光子晶体，构建出高品质因数、高灵敏度的无标记生物传感器，可实现癌细胞的折射率区分，为临床诊断提供了新方案。
2026-08-11 physics.optics
Realization of robust boundary modes and non-contractible loop states in photonic Kagome lattices
科比诺几何在物理学中有着众所周知的应用，如在用于检测分数量子霍尔态的石墨烯异质结构或用于说明电路量子电动力学的超导波导的设计中。在这里，我们提出并证明了一个光子Kagome晶格中的Corbino几何，导致直接观察到的非收缩环状态的保护下的实空间拓扑结构。这种状态代表了“缺失的”平带本征模，表现为围绕环面缠绕的一维环，或者无限延伸到整个平带晶格的线。然而，在有限的（截断的）Kagome晶格中，线态不能保持，因为它们不再是本征模，与Lieb晶格的情况形成鲜明对比。使用连续波激光写入技术，我们实验建立有限的Kagome晶格所需的切割边缘，以及在Corbino几何形状，以消除边缘效应。由此，我们观察到，第一次，我们的知识，强大的边界模式表现出自我修复的属性，和本地化模式沿环形方向作为一个直接的表现形式的不可收缩的回路状态。
2019-11-03 nlin.PS 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
Evolution of topological edge modes from honeycomb photonic crystals to triangular-lattice photonic crystals
在两个具有$C_6$对称性的受扰蜂窝状光子晶体的界面处拓扑边缘模的存在通常归因于K和K $'$谷处Berry曲率的不同符号。与电子对应物不同，光子谷霍尔效应中定义的陈氏数不是量子化的量，而是可以通过简单地改变几何微扰而被调谐到包括零在内的有限值。在这里，我们认为，光子谷霍尔效应中的边缘模式可以存在，即使在贝里曲率为零。数值模拟了在保持$C_3$对称性但反转对称性被破坏的三角晶格光子晶体平板结构中存在零Berry曲率边缘模.我们研究了Berry曲率从蜂窝晶格光子晶体板到三角晶格光子晶体板的演化过程，发现三角晶格光子晶体在很宽的光子带隙中仍然支持边缘模.此外，我们还发现具有零Berry曲率的边缘模可以以极低的弯曲损耗传播。
2020-12-29 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
Annihilation of Dirac points and its topological obstruction in a photonic Kagome lattice
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Université Clermont Auvergne, Clermont Auvergne INP, CNRS, Institut Pascal（克莱蒙奥弗涅大学，克莱蒙奥弗涅理工学院，法国国家科学研究中心，帕斯卡尔研究所）；Laboratoire de Mathématiques Blaise Pascal, Université Clermont Auvergne, CNRS（布莱斯·帕斯卡数学实验室，克莱蒙奥弗涅大学，法国国家科学研究中心）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国高等研究院）
研究光子科格伦晶格中狄拉克点的行为，揭示其在碰撞时湮灭的拓扑障碍及欧拉数变化的机制。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic topological valley-locked waveguides
拓扑谷扭结态已经成为一个重要的研究前沿，具有相当有趣的应用，如强大的片上通信和拓扑激光器。与大多数传统波导中具有可调宽度的导模不同，谷扭结态通常高度限制在畴壁周围，因此缺乏模宽自由度（DOF），对潜在的器件应用造成严重限制。通过在两个谷值相反的光子晶体之间添加一个具有狄拉克点的光子晶体（PhC），我们设计并实验验证了具有可调模宽的拓扑谷锁定波导（TVLWs）.的photoinc TVLWs可以找到独特的应用，如高能量容量的拓扑通道交叉点，谷锁定的能量集中器，和拓扑腔与可设计的限制，数值和实验验证。具有宽自由度的TVLW有利于与现有的光子波导和器件进行接口，并为拓扑激光、场增强、片上通信和大容量能量传输的实际应用提供了一个新的平台。
2020-10-06 physics.app-ph physics.optics
Valley kink states and topological channel intersections in substrate-integrated photonic circuitry
谷自由度为提高信息处理的容量和效率提供了一种新的途径，已成为光子学的重要工具。谷-陈数相反区域界面处的光子拓扑谷扭结态的实验研究引起了人们的广泛关注，但目前的研究仅限于谷-陈数相反区域界面处，这在很大程度上限制了它们在几何相关拓扑通道交叉等方面的应用。在这里，我们实验证明和操纵谷扭结状态在亚波长衬底集成光子电路的通用接口。我们通过测量扭结态在扭曲界面和无序界面中的传输来验证扭结态的鲁棒性。基于一般界面上的谷扭结态，我们实现了几个拓扑通道交叉点，其中光子输运路径与交叉点的几何形状有关。与以前的工作相比，本发明的谷型光子晶体具有亚波长厚度和优异的自洽电屏蔽，这与传统的衬底集成光子电路完全兼容。我们的工作打开了一扇门，操纵光子谷伪自旋在基板集成电路的鲁棒性，易于访问，和轻量级。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Photonic half-semimetals with dual semimetal-insulator topology
Sun Yat-sen University（中山大学）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Southeast University（东南大学）；Nanjing University（南京大学）
本文提出并实验实现光子半半金属，其兼具半金属与绝缘体双重拓扑，实现自旋-谷锁定的分束与多车道螺旋输运，空间利用率达100%。
2026-09-23 physics.optics
Impact of transforming interface geometry on edge states in valley photonic crystals
本文通过近场测量与传输模拟，研究谷光子晶体界面从锯齿形变为滑移面对边缘态色散、带隙、慢光及抗背向散射鲁棒性的影响。
2023-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optically reconfigurable quantum spin-valley Hall effect of light in coupled nonlinear ring resonator lattice
光在拓扑光子系统中的散射免疫传播可能会彻底改变用于信息处理和通信的集成光子电路的设计。在光学中，基于量子自旋霍尔效应或量子谷霍尔效应的经典模拟，已经开发出各种光子拓扑电路。另一方面，谷自由度和自旋自由度的结合可以导致一种新的拓扑输运现象，称为量子自旋谷霍尔效应（QSVH），它可以进一步扩大拓扑保护的边缘通道的数量，将是有用的信息复用。然而，在大多数已知的材料平台上实现QSVH是具有挑战性的，因为需要单独打破（伪）费米子时间反演（T）和宇称对称性（P），但保持组合对称性S=TP不变。在这里，我们提出了一个实验上可行的平台，实现QSVH的光，基于耦合环形谐振腔介导的光学克尔非线性。由于交叉模调制（XMM）的固有灵活性，探测光之间的耦合可以以可控的方式进行设计，使得自旋相关的交错子晶格势出现在有效哈密顿量中。在实验上可行的泵浦条件下，我们证明了自旋谷霍尔诱导的拓扑边缘态的存在。我们进一步证明，这两个自由度，即，可以以可重构的方式同时操纵自旋和谷，以实现自旋谷光子学，使自由度加倍，以增强光通信系统中的信息容量。
2021-02-17 physics.optics
Routing of valley photons in a WS2 monolayer via delocalized Bloch modes of in-plane inversion-symmetry broken photonic crystal slabs
二维过渡金属二硫属化物（TMDC）的谷为信息处理提供了新的自由度。为了利用该谷自由度，一方面，通过利用不同的外部刺激（如光和电场）来控制谷是可行的。另一方面，纳米结构也被用于通过近场耦合来分离谷。然而，对于上述两种方法，要么需要低温环境，要么低程度的相干性限制了它们的进一步应用。在这里，我们证明了没有面内反转对称性（C2对称性）的全介质光子晶体（PhC）板可以在室温下在WS2单层中分离和路由谷光子。与圆偏振的光子布洛赫模式的这种光子晶体板耦合，由WS2单层发射的谷光子在远场中被定向地路由和有效地分离。此外，远场发射具有方向性增强和长距离空间相干特性。
2020-07-07 physics.app-ph physics.optics
GaAs valley photonic crystal waveguide with light-emitting InAs quantum dots
我们报道了一种谷型光子晶体（VPhC）波导在GaAs平板与InAs量子点（QDs）作为内部光源开发的波导的实验特性。在两个拓扑不同的VPhCs之间的界面处形成的拓扑界面态被用作波导模式。我们证明了强大的传播近红外线发射的量子点，即使在存在尖锐的弯曲作为一个后果的拓扑保护的导模。我们的工作将是重要的，为开发强大的光子集成电路与小的足迹，以及探索有源半导体拓扑光子学。
2019-04-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Valley Hall edge solitons in a photonic graphene
我们预测了在两个反转对称破缺的蜂窝晶格之间具有畴壁的复合光子石墨烯中谷霍尔边缘孤子的存在并研究了其性质。在我们的系统中的反演对称性被打破，由于失谐引入到蜂窝结构的组成子晶格。我们表明，非线性谷霍尔边缘状态具有足够高的振幅分叉的线性谷霍尔边缘状态支持的域壁，可以分裂成组的亮点由于调制不稳定性的发展，这种不稳定性是一个前兆形成的拓扑亮谷霍尔边缘孤子本地化由于非线性自作用和沿域壁在很大的距离。通过模拟谷霍尔边缘孤子通过$Ω$形畴壁尖角的过程，证明了谷霍尔边缘孤子的拓扑保护。
2022-09-03 nlin.PS physics.optics
Observation of Photonic Topological Valley-Hall Edge States
实验证明了在二维反转对称破缺的蜂窝光子晶格中由谷-霍尔效应产生的拓扑边缘态。我们打破反转对称性失谐的两个蜂窝子晶格的折射率，从而产生氮化硼类能带结构。因此，边缘状态存在沿畴壁之间的区域相反谷陈数。我们探测扶手椅和锯齿形畴壁，并表明前者成为缺口的任何失谐，而后者保持ungapped，直到截止达到。谷-霍尔效应为实现时间反转不变性光子拓扑绝缘体提供了一种新的机制。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Wide-mode-area slow light waveguides in valley photonic crystal heterostructures
提出在平板型VPhC异质结中利用中心类石墨烯PhC和晶格偏移实现宽模场、低群速度的拓扑单模慢光波导，并验证其对小孔径波动具有较高透射鲁棒性。
2024-04-03 physics.optics
