Effects of non-Hermitian perturbations on Weyl Hamiltonians with arbitrary topological charges
我们提供了一个系统的研究非厄米拓扑荷电系统。从一个支持任意拓扑荷的外尔点的厄米特哈密顿量出发，通过加入一个非厄米特扰动，将外尔点变换为一维例外轮廓。我们分析证明了拓扑荷在例外轮廓上是保持的。与厄米特系统相反，增加增益和损耗允许一类新的拓扑相变：当两个带相反电荷的异常轮廓接触时，拓扑电荷可以消散而不打开间隙。这些效应可以在现实的光子学和声学系统中得到证明。
2017-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Synthetic Weyl points in generalized parameter space and their topological properties
外尔费米子[1]在自然界中并不以基本粒子的形式出现，但现在发现它们以节点的形式存在于电子和经典波晶体的能带结构中。新的现象，如费米弧和手征反常，激发了人们对这些拓扑点的兴趣，这些拓扑点通常被视为动量空间中的单极子。在这里，我们证明了广义外尔点可以存在于一个参数空间，我们报告的第一次观察到这样的节点在一维光子晶体的光学范围。截断光子晶体带隙内的反射相在定义了Weyl点的参数空间中表现出涡旋，它们与Weyl点共享相同的拓扑荷。这些涡旋保证了界面态的存在，其轨迹可以理解为从外尔节点出现的“费米弧”。
2016-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Higher-Order Weyl Semimetals
高阶拓扑结构产生了有趣的多维拓扑现象，而Weyl半金属具有手征反常等非常规性质。然而，到目前为止，外尔物理仍然与高阶拓扑学脱节。在这里，我们报告的高阶外尔点的理论发现，从而建立这样一个重要的连接。我们证明，高阶Weyl点可以出现在手性材料，如手性四氢呋喃晶体之间的常规Weyl半金属和3D高阶拓扑相的中间相。高阶Weyl半金属表现出独特的并发手征费米弧表面状态，拓扑铰链状态，和动量依赖的分数铰链电荷，揭示了一类新的高阶拓扑相。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Role of topological charges in the nonlinear-optical response from Weyl semimetals
本研究探究拓扑荷对多外尔半金属非线性光学响应的影响，发现激光驱动电流、反常电流均带拓扑荷特征，强场下反常电流与拓扑荷不再成正比，且拓扑荷显著影响高次谐波的产率与能量截止值。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of a phononic higher-order Weyl semimetal
外尔半金属是一种特殊的系统，其中的奇异现象，如费米弧，伪规范场和量子异常，是由晶体固体中的电子和光子声子的超材料的拓扑带简并引起的。另一方面，高阶拓扑绝缘体揭示了超越传统体边对应的有趣的多维拓扑物理。然而，尚不清楚高阶拓扑是否可以出现在外尔半金属中。在这里，我们报告的实验发现高阶外尔半金属在其声子模拟表现出拓扑保护的边界状态在多个维度。我们在单轴螺旋对称的手征声子晶体中建立了高阶外尔半金属的物理实现。利用近场光谱，我们观察到了表面上的手征费米弧和铰链边界上的一种新的铰链弧态。这些拓扑边界弧态连接了外尔点在不同维度和方向上的投影，从而证明了外尔半金属中的高阶多维拓扑物理。我们的研究建立了晶体材料中高阶拓扑和Weyl物理之间的基本联系，并揭示了高阶拓扑半金属的新视野，其中可能出现前所未有的材料，如高阶拓扑半金属线。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Floquet-Weyl and Floquet-topological-insulator phases in a stacked two-dimensional ring-network lattice
我们展示了Floquet-Weyl和Floquet-topological-insulator阶段的存在下，在一个堆叠的二维环网络晶格。在Weyl相的准能谱中，清晰地显示了三维布里渊区和费米弧表面态的Weyl点。此外，手性表面态共存于该相中。Floquet拓扑绝缘体相的特征在于半无限系统的反射矩阵中的缠绕数为2，并且在体的准能隙中产生两个无隙表面态。在环间跳跃S-矩阵的双参数空间中导出了系统的相图。我们还讨论了一个可能的光学实现系统连同引入的合成规范场。
2016-09-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical Control of Chiral Charge Pumping in a Topological Weyl Semimetal
具有拓扑鲁棒电子态的固体表现出不寻常的电子和光学输运性质，这些性质在其他材料中不存在。一个特别有趣的例子是最近发现的拓扑Weyl半金属中的手性电荷泵，即所谓的手性异常，其中同时施加平行的DC电场和磁场会导致相反拓扑电荷（手性）的载流子数量不平衡。在这里，使用时间分辨太赫兹测量外尔半金属钽砷在磁场中，我们光学询问的手性异常动态泵浦的手性电荷和监测其随后的松弛。基于玻尔兹曼输运的理论表明，所观察到的效应源于手性电荷泵过程中的光学非线性。我们的测量结果表明，手征布居弛豫时间远大于1 ns。具有长相干时间和拓扑保护的太赫兹控制的手性载流子的观察表明Weyl半金属在量子光电技术中的应用。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Multi Weyl Points and the Sign Change of Their Topological Charges in Woodpile Photonic Crystals
我们表明，Weyl点与拓扑电荷1和2可以发现在非常简单的手征木堆光子晶体，它可以使用当前的技术制造到纳米尺度。拓扑荷的符号可以通过改变晶体的材料参数来调节，保持晶体的结构和对称性不变。基本的物理学可以用紧束缚模型来理解，该模型表明电荷的符号取决于跳跃范围。在这些系统中，无间隙的表面状态和它们的背散射免疫特性也被证明。
2016-07-11 cond-mat.mes-hall 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
Observation of topological switch between Weyl semimetal and third-order topological insulator phases
本文在三维电路超材料中实验实现三维自旋轨道耦合，通过调节二聚化耦合强度实现外尔半金属与三阶拓扑绝缘体相的共存和可控切换，并观测到费米弧和加倍简并的拓扑角态。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Floquet Weyl Phases in a Three Dimensional Network Model
我们研究了三维Floquet能带结构的拓扑性质，它是使用酉演化矩阵，而不是哈密顿定义的。以前，这种二维能带结构已被证明表现出异常的拓扑行为，如拓扑非平凡的零陈数相位。我们表明，三维网络模型的能带结构可以表现出外尔相，其特征是“费米弧”表面状态，如外尔半金属中发现的。调整网络的耦合参数可以诱导Weyl相和各种拓扑不同的带隙相之间的转变。我们确定的间隙相的拓扑结构和外尔点轨迹在k-空间中的拓扑结构之间的连接。该模型在自定义电磁网络中实现是可行的，其中Weyl点轨迹可以通过散射参数测量来探测。
2016-02-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing rotated Weyl physics on nonlinear lithium niobate-on-insulator chips
拓扑光子学以其稳定的拓扑边态抗微扰为特征，已被用于设计鲁棒的集成器件。在这里，我们提出了一项研究，探索有趣的拓扑旋转外尔物理在三维参数空间的基础上四元波导阵列上的绝缘体上锂（LNOI）芯片。不同于以往的工作，专注于费米弧表面状态的一个单一的外尔结构，我们可以通过实验构建任意界面之间的两个外尔结构，其方向可以自由旋转的合成参数空间。由于晶格失配，这种有趣的系统在通常的3D Weyl半金属中很难实现。我们发现，界面是否能容纳无隙拓扑界面态（TIS），取决于两个Weyl结构的相对旋转方向。在实验中，我们通过线性光传输和非线性二次谐波的产生，研究了TIS的局域特性。我们的研究为在LNOI芯片上探索拓扑光子学以及在集成非线性和量子光学中的各种应用提供了一条新的途径。
2021-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Weyl solitons in three-dimensional optical lattices
外尔费米子是存在于外尔半金属材料中的无质量手征准粒子。与Weyl半金属中不寻常的电子结构相关的拓扑表面态最近在线性体系中得到了证实。超冷原子气体在三维光晶格中具有激光辅助隧穿效应，可用于模拟Weyl半金属，包括原子玻色-爱因斯坦凝聚体碰撞非线性引起的非线性效应。我们证明，这种设置引起的拓扑状态的形式外尔孤子在表面的底层光晶格。这些非线性模式，是非常强大的，分叉从线性状态为一个给定的准动量。外尔孤子可以用来设计一种有效的控制方案，用于光-物质相互作用物理中受拓扑保护的激发的单向传播。在最近引入的Majorana和Dirac孤子之后，本文提出的Weyl孤子构成了拓扑孤子家族中的第三个（也是最后一个）成员。
2018-04-03 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Circularly polarized topological edge states derived from optical Weyl points in semiconductor-based chiral woodpile photonic crystals
数值研究了手征光子晶体中光学外尔点附近拓扑边缘模的偏振特性。我们研究了两种旋转堆叠的木堆结构，其中平面杆阵列以60度或45度的面内旋转角一个接一个地垂直堆叠。这两种结构都显示出对光学外尔点具有相反的符号的拓扑数的光子带在低阶。由外尔点导出的拓扑边缘态出现在光线之下，并被强烈地限制在空气界面处，其长度小于波长。它们在垂直于传播方向的方向上的偏振被发现是一个特定的圆偏振，这取决于结构手性的手性。由于这些手性光子晶体可以使用诸如GaAs或Si的半导体材料制造，因此在空气和半导体结构之间的界面处获得的用于圆偏振光的鲁棒平面波导不仅可以用于光子学，而且可以用于通过自旋-光子界面的自旋电子学或量子信息技术。
2018-09-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
