Photonic quadrupole topological phases
物质的拓扑相的特征在于使用贝里相，几何相，与能量-动量能带结构。贝里相的量子化以及相关的波函数极化表现为非常强大的物理观测量，例如量子化霍尔电导率和无序不敏感的光子输运。最近，一类新的拓扑相位，称为高阶拓扑相位，提出了广义的Berry相位和量子化极化之间的基本关系，从偶极子到多极矩。在这里，我们展示了第一个光子实现的量子化四极拓扑相位，使用硅光子学。在这个第二阶拓扑阶段，在一个二维系统中的体四极矩的量子化表现为拓扑鲁棒角态。我们毫不含糊地显示本地化的角状态的存在下，并建立其对某些缺陷的鲁棒性。此外，我们对比这些拓扑状态对拓扑平凡的角落状态，在一个系统中没有散装四极矩，并观察到没有鲁棒性。我们的光子平台可以实现具有高阶拓扑保护的鲁棒片上经典和量子光学器件的开发。
2019-01-05 cond-mat.mes-hall 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
Breakdown of Bulk-Radiation Correspondence in Radiative Photonic Lattices
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
Spin photonics and spin-photonic devices with dielectric metasurfaces
具有空间变化的双折射和高传输效率的电介质超颖表面可以表现出控制光子自旋态的特殊能力。本文介绍了我们在超表面自旋光子学和自旋光子器件方面的一些工作。我们发展了一个混合阶庞加莱球来描述超颖表面中波传播的自旋态的演化。证明了混合阶庞加莱球上的Berry曲率和Pancharatnam-Berry相位都与总角动量的变化成正比。基于Pancharatnam-Berry相位的自旋相关性质，我们发现当超颖表面的旋转对称性破缺时，可以观察到光子自旋霍尔效应。此外，我们表明，介电超颖表面可以提供很大的灵活性，在设计新的自旋光子器件，如自旋过滤器和自旋相关的分束器。
2015-07-16 physics.optics
How to detect the pseudospin-1/2 Berry phase in a photonic crystal with a Dirac spectrum
提出了一种检测三角晶格光子晶体的Dirac型能带结构所产生的几何相位的方法。已知该谱有一个圆锥形奇点（=狄拉克点），在该奇点附近有一对近简并模，由自旋-1/2自由度（=赝自旋）描述。在赝自旋旋转时获得的几何Berry相位一般被一个大的和未指定的动力学相位所掩盖。我们使用与石墨烯的类比来展示互补介质如何消除动力学相位。一个传输最小值的结果作为一个直接的后果的几何相移π获得的旋转超过360度的赝自旋周围的垂直轴。我们支持我们的分析理论的基础上的狄拉克方程的数值解的完整的麦克斯韦方程组。
2008-05-21 cond-mat.other physics.optics
Tuning the Berry curvature in 2D Perovskite
拓扑物理学，特别是它与人工规范场的联系，是不同物理系统中的前沿课题，从冷原子到光子学，以及最近的半导体修饰激子-光子态，称为极化激元。通过纳米纤维或利用本征材料和腔的各向异性来设计微腔中极化激元的能量色散，已经展示了许多与拓扑和涌现规范场相关的有趣效应。在这里，我们表明，我们可以控制在强耦合的有机-无机二维钙钛矿单晶极化激元带的Berry曲率分布。钙钛矿晶体的空间各向异性和光子自旋轨道耦合使得色散中出现两个Hamilton魔鬼点。由于激子塞曼分裂，外部磁场的应用打破了时间反演对称性。它分裂的恶魔点退化。由此产生的频带显示非零积分Berry曲率，我们直接测量状态层析成像。最重要的是，我们表明，我们可以控制的Berry曲率分布在带，所谓的带的几何形状，在同一个微腔。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extinction of coherent backscattering by a disordered photonic crystal with a Dirac spectrum
二维三角晶格的光子晶体在光谱中具有锥形奇异性。接近这个所谓的狄拉克点，麦克斯韦方程组简化为超相对论自旋1/2粒子的狄拉克方程。在这里，我们表明，半整数自旋和相关的Berry相位仍然可以观察到的晶体中存在的无序。标量（自旋零）波的相长干涉产生相干后向散射峰，其由无序平均反射光子通量的加倍组成，而由Berry相位引起的相消干涉以与入射角相关的角度通过时间反演对称性抑制反射强度。我们证明了这种消光相干后向散射麦克斯韦方程组的数值解，并与狄拉克方程的分析预测。
2009-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interplay between diffraction and the Pancharatnam-Berry phase in inhomogeneously twisted anisotropic media
本文讨论了非均匀各向异性材料中电磁场的传播，其中光轴在横向平面内旋转，但沿传播方向不变。在这样的配置中，电磁波包的演化由潘查拉特南-贝里相位（PBP）控制，负责有效光子势的出现。在最近的一篇论文[A。Alberucci等人，“Electromagnetic confinement via spin-orbit interaction in anisotropic bonding”，ACS Photonics \textbf{3}，2249（2016）]，我们证明了有效势支持横向限制。在这里，我们发现的准模式的轮廓，并表明，光子势产生的Kapitza效应的光。数值模拟证实了理论结果，占介质双折射。最后，我们详细分析了能够支持非泄漏导模的配置。
2017-03-06 physics.optics
Berry phase, Berry Connection, and Chern Number for a Continuum Bianisotropic Material from a Classical Electromagnetics Perspective
量子拓扑绝缘体（PTIs）的性质，如Berry相位、Berry连接和陈数，通常通过在经典麦克斯韦方程和量子力学薛定谔方程之间进行类比来获得，并将两者都写成哈密顿形式。然而，上述量在本质上不一定是量子的，并且对于光子系统，它们可以仅使用经典概念来解释。在这里，我们提供了一个推导和描述的PTI量使用经典的麦克斯韦方程组，我们演示了如何电磁模式可以获得Berry相位，我们讨论了这种效果的后果。我们考虑几个例子，包括波在偏置等离子体中的传播，以及旋转各向同性发射器的辐射。这些概念的讨论没有调用量子力学，可以很容易地从工程电磁学的角度来理解。
2017-01-14 physics.optics quant-ph
Evolution and global charge conservation for polarization singularities emerging from nonhermitian degeneracies
奇异光学的核心概念，特别是偏振奇异性，已经迅速渗透到拓扑和非厄米光子学的蓬勃发展领域。特别是对于具有简并性的开放光子结构，偏振奇异性将不可避免地遇到另一个广泛的Berry相位概念。一些研究以不明确的方式讨论了这两个概念之间的联系，暗示当简并被封闭时，环上远场极化的非零拓扑电荷与其非平凡的Berry相位密不可分。在这项工作中，我们重新审视了种子光子晶体板，支持基本的两个层次的非厄米简并。无论非平凡的Berry相位的不变性不同的循环包围两个例外点，我们证明了相关的极化场表现出拓扑不等价的图案，其特征在于由变量拓扑电荷，甚至包括平凡的零电荷的情况。进一步揭示了这两个波段的极化演化都受全局电荷守恒的约束，而圆极化的额外点起着不可或缺的作用。这表明，虽然不直接与任何局部电荷相关联，但不变的Berry相位直接与全局守恒电荷相关联，其物理原理已通过修改的Berry-Dennis模型得到进一步阐明。我们的工作可能会引发大量研究，以探索Berry相位和各种光学奇点之间的微妙相互作用，为与Berry相位和奇点相关的光子学之外的主题提供新的见解。
2020-06-15 physics.optics
Observation of Berry curvature in non-Hermitian system from far-field radiation
该研究提出远场辐射几何与非厄米系统底层能带拓扑的对应关系，在不强烈扰动本征态下完全捕获Berry曲率，并在蜂窝光子晶体板中实验观测Berry曲率，定量获得非平庸谷Chern数，揭示了从逃逸光子提取体能带拓扑的可行性。
2024-02-20 physics.optics
Ideal Nodal Rings of One-Dimensional Photonic Crystals in the Visible Region
三维（3D）人工亚晶具有丰富的拓扑相，例如Weyl点、节环和3D光子拓扑绝缘体。这些拓扑状态使其具有广泛的应用，包括3D鲁棒波导、单向光纤和表面波负折射。然而，这些精心设计的亚晶通常非常复杂，阻碍了它们向纳米光子系统的扩展。在这里，我们利用简单的一维光子晶体从理论上提出并实验上实现了可见光区的理想节环。环周围的π Berry相位通过2 pi反射相位的缠绕和由此产生的鼓膜表面状态来表现。通过破坏反转对称性，节环可以被带隙，并且π-Berry相位将扩散到环形Berry通量中，导致光子脊态（量子谷霍尔态的3D扩展）。我们的研究结果为探索三维拓扑物理及其在纳米光子学中的潜在应用提供了一个简单可行的平台。
2021-08-06 physics.app-ph physics.optics
Quantized photonic spin Hall effect in graphene
研究了在外加磁场作用下石墨烯-衬底系统的光子自旋霍尔效应。在量子霍尔机制下，我们证明了光子SHE中的面内和横向自旋相关分裂表现出不同的量子化行为。量子化的SHE可以被描述为量子化的几何相位（Berry相位）的结果，其对应于量子化的自旋-轨道相互作用。在此基础上，提出了一种基于量子弱值放大的太赫兹波段量子SHE探测实验方案。通过引入量子弱测量技术，量子化光子SHE在检测量子化霍尔电导率和Berry相位方面具有很大的潜力。这些结果可以弥补石墨烯中电子SHE和光子SHE之间的差距。
2017-04-20 physics.optics
Pseudospin Hall effect of light in photonic crystals with Weyl points
近年来，光子自旋轨道耦合的研究引起了人们的广泛关注，并在光学领域有着许多潜在的应用。在最近发现的具有Weyl点的超材料--光子晶体中，光子的赝自旋-轨道耦合与自旋-轨道耦合具有相似之处。我们研究了光在这种超材料中的赝自旋霍尔效应，发现在全反射过程中，光束经历了与外尔点的赝自旋（或自旋电荷）成比例的横向位移。由于自旋霍尔效应激发了许多探索光学应用的工作，探索光子轨道自由度和赝自旋自由度之间的耦合在光学领域也可以取得丰硕成果，在其他领域也可以实现Weyl点。
2017-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coexistence of pseudospin- and valley-Hall-like edge states in a photonic crystal with $C_{3v}$ symmetry
我们证明了具有$C_{3v}$对称性的光子晶体中赝自旋和谷霍尔边缘态的共存。光子晶体由三个具有相同晶格常数的三角形子晶格交错组成。通过调整子晶格的几何形状，可以产生三个具有非平凡拓扑结构的完整光子带隙，其中一个是由于在$Γ$点的赝自旋自由度引起的带反转，另外两个是由于在$K, K'$点的谷自由度引起的狄拉克锥的缺口.该系统可以支持三带赝自旋和谷动量锁定边缘态在适当设计的畴壁界面。此外，为了证明在一个单一的配置中的两种边缘状态的新颖的相互作用，我们设计了一个四通道系统，其中的电磁波对两个路线之间的急弯的单向路由可以选择性地控制的赝自旋和谷自由度。我们的工作结合了赝自旋和谷自由度在一个单一的配置，并可能提供更多的灵活性，在操纵电磁波与多频带和多功能的应用前景的潜力。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generalized Quantum Geometric Tensor in a Non-Hermitian Exciton-Polariton System
本文回顾并提出了在非厄米激子-极化子系统中测量广义量子几何张量的实验方案，通过构建左本征态扩展了现有方法，并揭示了左、右本征态在定义非厄米能带几何与拓扑中的必要性。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of a charge-2 photonic Weyl point in the infrared
Weyl点是周期性材料的能带结构中的鲁棒点简并，其充当Berry曲率的单极。他们一直处于三维拓扑材料（无论是光子，电子或其他）研究的最前沿，因为它们与体和表面的新颖行为相关。在这里，我们提出了一个电荷-2光子外尔点的低折射率对比度的光子晶体由双光子聚合的实验观察。通过傅里叶变换红外（FTIR）光谱获得的反射光谱与模拟结果非常吻合，并显示出两个带，在一个点简并度周围具有二次色散。这项工作为全介质、低对比度的三维光子拓扑器件提供了一个起点。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Layered Photonic Topological Insulators
最近实现的光子拓扑绝缘体带来了全新的光状态的发现和革命性的应用，如光子二极管的非互易器件和光路由的鲁棒波导。空间区别层赝自旋在二维电子材料中引起了人们的关注。本文报道了基于全介质双层光子晶体平板的层状光子拓扑绝缘体。层赝自旋的引入提供了更多的色散工程能力，导致了层极化和层混合的光子拓扑绝缘体。通过考虑非零层间耦合，用模型哈密顿量证明了它们的相变。在层极化光子拓扑绝缘体中发现了层向锁定行为。即使引入大的缺陷，在两个层混合的光子拓扑绝缘体之间的双层畴壁中也保持高透射率。层状光子拓扑绝缘体不仅提供了一条观测更丰富的非平凡相的途径，而且利用附加层赝自旋为器件在集成光子学和信息处理中的应用开辟了一条道路。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Induced Berry Connection and Photonic Spin Hall Effect in Optical Dirac Theory
本文在光学狄拉克理论框架下建立了描述光子自旋轨道相互作用与自旋/轨道霍尔效应的场论模型，揭示螺旋路径挠率诱导的旋转耦合及几何相位中SAM与IOAM的联合贡献，并发现椭圆偏振与圆偏振光几何相位的差异。
2025-07-03 physics.optics quant-ph
Observation of Quantum metric and non-Hermitian Berry curvature in a plasmonic lattice
本研究在辐射耦合等离子体纳米颗粒方形晶格中实验观测到量子几何张量的两个分量——量子度量与非厄米贝里曲率，揭示其长程辐射相互作用带来的区别于紧束缚系统的特性，为拓扑系统设计提供新思路。
2024-02-09 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
Electrically tunable Berry curvature and strong light-matter coupling in birefringent perovskite microcavities at room temperature
自旋光电子学领域的基础是对具有强光学非线性的器件中的光子自旋轨道耦合的良好控制。此类设备可能是光电子学新时代的关键，在光电子学新时代，光的动量和偏振自由度与电子器件相互交织并相互连接。然而，通过电子手段操纵光子是一项艰巨的任务，因为它们的电荷中性，并且需要对其介质进行复杂的电光调制。在这项工作中，我们提出了电调谐微腔激子极化激元共振在Rashba-Dresselhaus自旋轨道耦合场在室温下。我们发现，不同的自旋轨道耦合场和减少腔对称性的组合导致可调的Berry曲率的形成，量子几何效应的标志。为此，我们已经实现了一种新的架构的混合光子结构的二维钙钛矿层纳入微腔填充的液晶。我们的工作接口与电子自旋光电子器件相结合的强光物质耦合条件和人工规范场的电气控制。
2022-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of Landau levels and topological edge states in photonic crystals through pseudomagnetic fields induced by synthetic strain
本研究通过工程化晶格应变在二维硅光子晶体中产生赝磁场，实验观测平带 Landau 能级及反向赝磁场界面的拓扑边缘态，并证实其高 Q 值与增强光-物质相互作用的潜力。
2023-06-06 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
Antihelical Edge States in Two-dimensional Photonic Topological Metals
拓扑边态是拓扑光子学的核心。在这里，我们介绍了时间反演对称拓扑金属的反螺旋边缘状态，并提出了一个光子实现的各向异性耦合环形谐振器的正方形晶格中，顺时针和逆时针模式发挥的作用的赝自旋。反螺旋边缘态沿着正方形晶格的对角方向稳健地传播：相同（相反）的赝自旋在平行的晶格边界上以相同（相反）的方向共同传播;不同的赝自旋在对角处分离和会聚。在金属-绝缘体相变下，拓扑金属相中的反螺旋边态转变为拓扑绝缘相中的螺旋边态。反螺旋边缘状态提供了一种独特的拓扑保护的鲁棒的光传输适用于拓扑纯化的方式。我们的发现为拓扑光子学和超材料创造了新的机会。
2023-02-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Direct Observation of Landau Levels in Silicon Photonic Crystals
该研究在硅光子晶体平板中实验观测应变赝磁场产生的光子 Landau 能级，并利用额外应变诱导赝电势以消除色散、实现能级展平。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall 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
Meron Spin Textures in Momentum Space
揭示了光子晶体平板中动量空间中的重子和反重子自旋织构。动量空间中的这些自旋纹理以前在电子或光子系统中都没有被注意到。破坏蜂窝状光子晶体的反转对称性会使布里渊区的角部处的狄拉克锥产生间隙。带隙附近的光子带的自旋织构呈现出一种重子或反重子。与电子系统不同，光子模式的自旋纹理直接表现在泄漏辐射的偏振中，因为狄拉克点可以在光线上方。自旋纹理提供了一种直接的方法来可视化局部Berry曲率。我们的工作突出了利用光子结构探索拓扑自旋纹理的重要机会，具有潜在的应用前景，可以通过拓扑鲁棒的方式来操纵光的偏振和其他模态特性。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-Q impurity photon states bounded by a photonic-band-pseudogap in an optically-thick photonic-crystal slab
我们表明，以二维光子晶体平板系统为例，即使在没有严格的光子带隙的情况下，也可以实现超过10 ^5的高品质因数（Q）。我们发现，平面内布洛赫模式的密度可以通过从有限尺寸的光子晶体边界，作为一个低Q谐振器创建额外的光子反馈控制。这种机制使显着减少之间的结合态和扩展布洛赫模式的耦合强度超过40倍。
2012-09-25 physics.optics
Intrinsic Orbital Nernst Effect in Real Photonic Bands
Tiangong University（天津工业大学）
该研究预测真实布洛赫模式的倒易光子晶格中存在本征轨道能斯特效应，揭示了由角密度偶极子承载的热角输运新机制，通过控制实验验证了其原理。
2026-10-14 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
Bragg-Berry mirrors: reflective broadband q-plates
我们报告的实验实现的平面镜，使宽带产生的光学涡旋反射。这种效应是基于与手征单轴介质的圆布拉格反射现象相关的几何Berry相位。我们展示了利用空间图案化的手性液晶薄膜从衍射和非衍射近轴光束中产生的反射光学涡旋。证明了在整个可见光区自旋-轨道产生光学相位奇异性的光谱宽带特性。我们的研究结果不依赖于任何双折射延迟的要求，因此促进了新一代的强大的光学元件的自旋轨道光子技术的发展。
2016-08-30 physics.optics
Absorption control in pseudodisordered photonic-crystal thin film
从理论和数值上研究了二维光子晶体图形化薄膜中引入的各种微扰对其积分吸收的影响。负责观察到的增强吸收的两种现象被确定：模式的光谱密度的增加，由于在倒易晶格中的折叠机制，以及更好地耦合的模式与入射光。通过引入适当的赝无序模式，我们表明，这两种效果可以利用，以克服集成的吸收获得一个优化的和单一的图案的光子晶体的晶胞。
2013-11-22 physics.optics
Transverse spin-orbit interaction of light
本研究发现光的横向自旋-轨道相互作用（SOI）是亥姆霍兹方程的固有效应，依赖实空间贝里相位，可打破横向自旋态色散简并，解释多种纳米光子反常现象，为相关领域提供新自由度。
2023-06-15 physics.optics
Photonic chiral vortical effect
圆偏振光在半经典区域具有Berry曲率。从手征光子的动力学方程出发，导出了涡旋方向光子流的（非）平衡表达式。我们简要地讨论了这种“光子手征涡旋效应”的相关性，在恒星和旋转的大质量恒星和其可能实现的半导体。
2017-10-06 astro-ph.HE cond-mat.other hep-th
Experimental Observation of Berry Phases in Optical Moebius-strip Microcavities
Moebius带作为一种具有单侧拓扑结构的迷人回路结构，为操纵自旋粒子（如电子、极化激元和光子）在实空间和参数空间中的非平凡拓扑行为提供了丰富的平台。对于在Moebius带腔中共振的光子，由于其在参数空间中的非平凡演化，预计会发生具有纯拓扑起源的额外相位，称为Berry相位。然而，尽管进行了大量的理论研究，在莫比乌斯带腔中表征光学Berry相位仍然是难以捉摸的。本文报道了在光学莫比乌斯带微腔中产生Berry相位的实验观察。与光、电、磁Moebius拓扑系统中只出现Berry相位π的理论预测相反，我们证明了通过产生共振光的椭圆偏振可以获得小于π的可变Berry相位。Moebius带微腔作为可积和Berry相位可编程的光学系统，在拓扑物理和新兴的经典或量子光子学应用中具有重要意义。
2022-10-14 physics.optics
Absorption enhancement in photonic crystal thin films by pseudo disordered perturbations
首先研究了在单一图案膜中引入受控扰动对其吸收的影响，然后基于能带折叠考虑进行了分析。通过引入适当的伪无序扰动来克服优化的单一图案膜的综合吸收，最终证明了这种方法对光伏应用的兴趣。
2014-02-11 physics.optics
Direct measurement of the quantum geometric tensor in a two-dimensional continuous medium
拓扑物理学依赖于哈密顿算符本征态的特定结构。它们的几何被编码在量子几何张量中，其中包含著名的贝里曲率（对拓扑物质至关重要）和量子度规。后者是越来越多的物理现象的核心，如平带中的超流性、轨道磁化率、激子兰姆位移和对反常霍尔效应的非绝热修正。在这里，我们报告的第一个直接测量的Berry曲率和量子度规在一个二维连续介质。所研究的平台是一个平面微腔的极高的精细度，在强耦合制度。它具有激子-光子混合模（激子-极化激元），这种混合模受光子自旋轨道耦合作用，产生狄拉克锥和激子塞曼分裂，破坏时间反演对称性。单极和半skyrmion赝自旋织构测量偏振分辨光致发光。从这些测量中直接提取出带的相关量子几何形状。我们的结果揭示了光子模式的内在手性，这是拓扑光子学的基础。这种方法可以推广到测量人工晶格中的布洛赫带几何。激子-极化激元（相互作用光子）的使用为拓扑系统中量子流体物理的未来研究开辟了广阔的前景。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nontrivial band geometry in an optically active system
旋光性（OA），也称为圆双折射，已经有两百年的历史了，但它在拓扑光子学中的应用仍然没有得到探索。与法拉第效应不同，OA引起光的线偏振旋转而没有磁效应，从而保持了时间反演对称性。在这里，我们报告了一个直接测量的Berry曲率和量子度量的光子模式的平面腔含有一个光学活性的有机微晶（苝）。由腔诱导的光子自旋轨道耦合导致非阿贝尔规范场对光子的作用。高OA的加入使几何非平凡带出现，包含两个带隙的狄拉克锥，具有相反的拓扑电荷。该实验在室温和可见光波长下进行，确立了光学活性有机材料用于实现非磁性和低成本拓扑光子器件的潜力。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Pseudospin-Polarized Topological Line Defects in Dielectric Photonic Crystals
电磁拓扑绝缘体由于其所支持的强边缘态而得到了广泛的研究。在这项工作中，我们提出了一个拓扑电磁系统的基础上的线缺陷的拓扑非平凡的光子晶体（PC）。采用有限差分超原胞法对预应力混凝土结构进行了模态分析。拓扑线缺陷态是赝自旋极化的，其能流方向由相应的赝自旋螺旋度决定。这些状态可以通过使用两个空间对称的线源阵列携带轨道角动量来激发。证明了光子晶体的单向传播特性，并证明了当光子晶体结构中引入无序时，单向传播是稳定的。
2019-08-26 physics.optics
Photonic spin Hall effect in metasurfaces with rotational symmetry-breaking
在具有旋转对称性破缺的介质基超颖表面中观察到了光子自旋霍尔效应。我们发现自旋相关的分裂是实位置空间中唯一的角分裂，并归因于空变的Pancharatnam-Berry相（PB）。通过入射光束和超颖表面的中心轴的未对准打破PB相的旋转对称性，可以观察到自旋相关的移位。我们发现，自旋相关的位移可以通过增加的旋转速率的超颖表面增强，所以超颖表面提供了一个很大的灵活性，在光子SHE的操作。
2014-08-04 physics.optics
Pseudomagnetic Control of Light Waves in the Electrically Tunable Photonic Crystals with Deformation Engineering
该研究通过三轴形变光子蜂窝晶格构建硅基微腔，实验验证赝磁场下的光子朗道量子化与片上激发检测，并实现-0.018 THz/mW的线性电调谐，丰富集成光学器件设计原理。
2025-08-01 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
Pseudospin induced chirality with Staggered Optical Graphene
赝自旋在理解与石墨烯等2D材料相关的各种有趣的物理现象中起着非常重要的作用。有人提出赝自旋与角动量直接相关，最近的实验证明了轨道角动量是光子蜂窝晶格中赝自旋的一种内在性质。然而，在光子学中，自旋和赝自旋之间的相互作用从未被研究过。在这封信中，我们提出，在交错石墨烯的光学模拟，即具有面内反转对称性破缺的光子蜂窝晶格波导中，赝自旋模式可以强烈耦合到沿某些方向入射的光束的自旋。散射过程中自旋-轨道转换引起的自旋-赝自旋耦合，对透射光束产生了强烈的光学手征效应。光的自旋-赝自旋耦合为赝自旋介导的自旋或谷选择性光子器件的设计打开了大门。
2016-02-02 physics.optics
Non-factorizable 4D quantum Hall state from photonic crystal defects
近年来，已经有一个驱动器实现的拓扑相超越传统的电子材料，包括在超过三个维度定义的阶段。我们提出了一种方法来实现第二陈数拓扑相位的光子晶体简单地由缺陷谐振器嵌入一个规则的晶格谐振器。特别地，通过对缺陷半径进行一种新的准周期空间调制，提出了一种在四维合成空间中具有非阿贝尔Berry曲率的拓扑非平凡Chern带的缺陷格.这个系统不能被分解为两个第一陈数模型的直积，这与霍夫施塔特模型不同。这样的光子系统可以很容易地实验实现与规则的光子晶体组成的介质棒在空气中。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Observation of valley Landau-Zener-Bloch oscillations and pseudospin imbalance in photonic graphene
该研究在光诱导蜂窝晶格中观测谷间 Bloch 振荡与 Landau–Zener 隧穿，揭示对称性和梯度方向如何调控赝自旋不平衡、涡旋及谷间动力学。
2018-07-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Momentum-Space Topological Effects of Nonreciprocity
综述了光子系统中拓扑结构与非互易性之间的联系。利用Chern数等拓扑性质和Berry相位、Berry连接等动量空间性质解释了背散射免疫边缘态及其拓扑保护。我们考虑几个例子来说明动量空间拓扑结构对波传播的作用，并讨论最近的无磁方法。
2018-07-17 physics.optics
Pseudospin-Induced Asymmetric Field in Non-Hermitian Photonic Crystals with Multiple Topological Transitions
本文研究了非厄米光子晶体中由光子量子自旋霍尔效应诱导的多重拓扑相变，通过引入不同圆偏振手性源激发赝自旋自由度，实现了拓扑态的多维操控及非对称场响应，为手性源探测提供了新途径。
2023-11-18 physics.optics
Spin-to-orbital angular momentum conversion in non-Hermitian photonic graphene
本文提出在非厄米光子石墨烯中通过自旋-轨道耦合将自旋角动量转换为轨道角动量的机制，利用光束旋性和晶格交错作为两个控制旋钮实现按需调控，对光通信具有重要意义。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface potential-driven surface states in 3D topological photonic crystals
拓扑物质中的表面势可以前所未有地使波局部化。然而，这种表面势在拓扑光子系统中还有待开发。在这里，我们证明了光子表面态可以诱导和控制的介质双螺旋（DG）光子晶体的表面势。单位晶胞中的基平移使得能够调节表面电势，这反过来又调节波局部化的程度。DG光子晶体的逐渐调制使得能够产生伪磁场。总的来说，这项研究表明表面势和赝磁场之间的相互作用的表面状态。本文概述的物理结果不仅拓宽了3D光子晶体中表面态的范围，而且突出了光子系统中表面处理的重要性。
2023-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Scheme to Achieve Silicon Topological Photonics
在本工作中，我们推导出纯粹基于硅的拓扑光子态，硅是一种传统的电介质材料，通过将硅圆柱体的蜂窝晶格变形为圆柱体六边形的三角晶格。光子拓扑结构与由麦克斯韦方程组和设计时的$C_6$晶体对称性所遵循的伪时间反转（TR）对称性构成的伪时间反转（TR）对称性相关联，这使得Kramers在本光子系统中加倍，其中伪自旋的作用由横向磁模式中的磁场的圆偏振所发挥。我们求解了麦克斯韦方程组，并通过揭示光子带的赝自旋分辨Berry曲率和用坡印廷矢量表征的螺旋边缘态，证明了新的光子拓扑结构.
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
First Principles Calculation of Topological Invariants of non-Hermitian Photonic Crystals
材料平台的陈拓扑数通常用Berry曲率表示，它取决于系统的简正模。在这里，我们使用规范不变的格林函数方法来确定从第一性原理的光子晶体的拓扑不变量。所提出的形式主义不需要计算的光子带结构，并可以很容易地实现使用与标准的平面波展开得到的运营商。此外，它表明，该理论可以很容易地应用于分类的非厄米光子晶体的拓扑相位与损耗或增益材料，例如，宇称时间对称光子晶体。
2020-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Pseudo-Random Generator based on a Photonic Neuromorphic Physical Unclonable Function
本研究提出一种配置为物理不可克隆函数的绝缘体上硅光子神经形态电路，可作为确定性伪随机数生成器，其假阳性/阴性概率低于10-14，适用于密码学应用，同时兼具机器学习加速器和硬件信任根的多功能能力。
2024-02-21 cs.ET physics.optics
Generalization of Second-Order Quasi-Phase Matching in Whispering Gallery Mode Resonators Using Berry Phase
回音壁模谐振腔的二阶非线性特性在波长转换、纠缠光子源和频率梳产生等方面有着广泛的应用。在这样的系统中，取决于在仔细检查下的材料，准相位匹配方程的推导可以导致在方位角限制顺序上的选择规则中出现额外的量子。在这里，我们表明，这些额外的量子出现由于Berry相位所经历的回音壁模式的横向自旋角动量分量在其循环的谐振器内。我们首先详细的情况下，锌的晶体材料，然后将这一理论推广到其他晶体对称性相关的集成光子学。
2020-06-23 physics.app-ph physics.optics quant-ph
