Valley photonic crystal waveguides fabricated with CMOS-compatible process
本研究通过调整光掩模抑制光学邻近效应，采用CMOS兼容的光刻工艺成功制造了谷光子晶体波导，实现了C波段电信波长下抵御急转弯的稳健光传输，为硅拓扑光子集成电路提供了互连技术潜力。
2023-05-12 physics.app-ph physics.optics
Topological Valley Photonic Waveguides: Scattering matrix evaluation for linear computing
本文设计无反射、三等分功率的六端口拓扑能谷光子结，在1550 nm提取散射矩阵，并利用其线性性实现多信号信息路由等线性运算，为大规模光子线性网络的解析设计提供基础。
2024-12-03 physics.app-ph physics.optics
One-way Valley-locked waveguide with large channel achieved by all-dielectric Photonic Crystals
本文提出一种基于全介质光子晶体的单向谷锁定波导，利用体模式谷锁定实现100%利用结构维度的大通道均匀场传输，为低损耗非互易器件提供新思路。
2024-03-08 physics.app-ph 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
Chiral light-matter interactions using spin-valley states in transition metal dichalcogenides
手性光-物质相互作用可以使得偏振能够控制光子器件中的光发射方向。大多数手性光-物质相互作用的实现需要外部磁场来打破发射体的时间反演对称性。消除这种要求的一种方法是利用存在于过渡金属二硫属化物中的强自旋-轨道耦合，其表现出谷依赖性偏振发射。这种相互作用以前使用等离子体波导报道，但这些结构表现出短的传播长度，由于损失。手性介电结构表现出低得多的损耗水平，因此可以解决这个问题。我们证明了手性轻物质相互作用使用自旋谷态的过渡金属dichalcogenide单层耦合到介质波导。我们使用一个光子晶体滑移平面波导，具有高场强的手征模式，耦合到单层WSe 2。我们发现，单层的圆偏振发射优先耦合到波导的一个方向，具有高达0.35的方向性，由裸露的单层发射的偏振纯度的限制。该系统实现了光的片上方向控制，并可以提供新的方法来控制可扩展光子平台中的自旋和谷自由度。
2019-04-28 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
Valley-Hall topological plasmons in a graphene nanohole plasmonic crystal waveguide
我们证明了太赫兹光波的单向和反向散射免疫传播可以实现在拓扑谷霍尔波导由石墨烯纳米孔等离子体晶体。为了获得更深入的物理见解，这些现象，石墨烯纳米孔等离子体晶体的能带图进行了研究和优化。我们发现具有属于$C_{6v}$对称群的纳米孔阵列的石墨烯等离子体晶体具有无间隙狄拉克锥，其可以通过引入额外的纳米孔而被缺口化，使得系统的对称点群从$C_{6v}$减少到$C_{3v}$。利用这一特点，我们设计了一个镜像对称的畴壁界面，通过放置在一起的两个优化的石墨烯等离子体晶体，以便在开放的带隙内构建谷极化拓扑界面模式。计算分析表明，谷-霍尔拓扑畴壁界面模可以在极深的亚波长尺度上实现，并且不依赖于外加静磁场.该工作为开发高集成度、高鲁棒性的深亚波长太赫兹等离子体波导奠定了基础。
2020-04-05 physics.optics
Demonstration of a genetic-algorithm-optimized cavity-based waveguide crossing
提出了一种基于低品质因数腔的单刻蚀硅光子学波导交叉结构，并利用遗传算法进行了优化。该器件在1550-1600 nm波长范围内具有0.1~0.3 dB的插入损耗和< -35 dB的交叉串扰，封装尺寸为5 × 5 μm $^2$。
2017-11-30 physics.app-ph 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
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
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
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
Transport of topologically protected photonic waveguide on chip
本文提出利用具有相反谷陈数的光子晶体之间的狄拉克点波导，为片上拓扑光子波导引入宽度自由度，并据此设计了高效能量集中器和任意比例功率分配器，为集成光子网络提供了灵活平台。
2023-04-25 physics.app-ph physics.optics
Mode-selective Single-dipole Excitation and Controlled Routing of Guided Waves in a Multi-mode Topological Waveguide
导波的拓扑链接的二进制自由度已被用于扩展光子波导的信道容量并确保通过光子波导的鲁棒传输。然而，选择性地激发与期望的自由度相关联的光学模式是具有挑战性的，并且通常需要空间扩展的源或滤波器。这两种方法是不兼容的最终目标，开发紧凑的模式选择源由单个发射器供电。此外，高度期望的功能的实现，例如多个检测器之间的导模的可控分布，由于光子损失到反射，在高度紧凑的设备中变得具有挑战性。在这里，我们证明了一个线性极化偶极类源可以选择性地激发一个拓扑鲁棒的边缘模式与所需的谷自由度。还提出了谷偏振边缘模式到两个空间分离的检测器与可重构的分裂比的反射自由路由。这种光源的光学实现将有可能拓宽拓扑光子器件的应用。
2022-04-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Photonic Supercoupling in Silicon Topological Waveguides
该研究在拓扑谷霍尔波导对中发现光子超耦合，利用谷守恒能量涡流在三个波长间距下实现95%耦合效率，显著拓展片上光子器件耦合距离。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Demonstration of beta-Ga2O3 Optical Waveguides and the Analysis of Their Propagation Losses in the UV-Visible Spectra
本文报道了首次在蓝宝石衬底上用金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）生长的β相氧化镓光波导。从可见光到紫外光谱的传输损耗进行了全面的研究。通过优化制造工艺，在810 nm波长处的最小传播损耗被确定为3.7 dB/cm，这与III-N族（GAN、AlN）内的其他宽带隙材料相当。为了进一步揭示潜在的损耗机制，考虑了几种物理机制，如双光子吸收、侧壁散射、顶面散射和体散射。从这项工作中获得的结果表明，β-Ga 2 O 3是有前途的紫外-可见光谱集成的光子应用。
2019-10-24 physics.app-ph physics.optics
Experimental demonstration of Luneburg waveguides
变换光学产生了许多不寻常的光学设备，如新型超材料透镜和隐形斗篷。最近，Mattheakis等人提出了基于Luneburg透镜网络的光波导的理论设计，这在传感和非线性光学应用中可能是有用的。在这里，我们报告的第一个实验实现这样的Luneburg波导。我们研究了波导的波长和偏振相关性能。
2015-04-10 physics.optics
Demonstration of UV-written waveguides, Bragg gratings and cavities at 780 nm, and an original experimental measurement of group delay
我们提出了直接紫外写入波导和布拉格光栅工作在780 nm。通过将两个光栅组合到一个法布里-珀罗腔中，我们设计并实现了一种新颖而实用的测量布拉格光栅群时延的方法。
2011-09-26 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
Experimental demonstration of fiber-accessible metal nanoparticle plasmon waveguides for planar energy guiding and sensing
实验证据的模式选择倏逝波功率耦合在电信频率与效率高达75%，从锥形光纤精心设计的金属纳米粒子等离子体波导。波导由一个二维的正方形晶格光刻定义的金纳米粒子的光学薄硅膜。利用光纤拉锥分析了波导的色散和衰减特性。功率传输到这些波导中的高效率解决了传统光学器件和等离子体激元器件之间的耦合问题，并且可以导致高效等离子体激元传感器和光学开关的发展。
2004-05-20 physics.optics
Demonstration of mid-infrared waveguide photonic crystal cavities
我们已经证明了我们认为是第一个波导光子晶体腔工作在中红外。该器件采用Ge 23 Sb 7S 70硫系玻璃和CaF 2为衬底，通过光刻和聚焦离子束刻蚀相结合的方法制备而成。在5.2 μm波长下采用光纤端射耦合方法对波导耦合腔进行了表征，在临界耦合区附近测得的加载品质因数约为2,000。
2013-05-20 physics.optics
Demonstration of a Degenerate Band Edge in Periodically-Loaded Circular Waveguides
我们证明了在微波频率下，周期性加载的圆形全金属波导中两个布洛赫模之间存在一个特殊的简并条件，称为简并带边（DBE）。DBE条件已经与群速度的急剧降低和一些独特的谐振特性相关联，但它尚未在中空波导结构中显示。因此，我们在这里显示它的存在，在两个周期波导的例子。第一种情况的单元由加载有两个内柱的圆形波导组成，内柱具有角度失调的椭圆形虹膜。第二种结构是在波导上加载椭圆环。通过一个简单的多传输线方法解释了在这些波导中DBE的演示，阐明了获得DBE的条件，并建议DBE可以发生在其他几个类似的周期波导中。这些结构可用于研究行波管或其他类型的分布式放大器和新型脉冲压缩器中的非常规增益方案。
2015-02-23 physics.optics
Broadband localization of light at the termination of a topological photonic waveguide
本文实验证明在拓扑光子波导的设计终端处，通过近保持谷自由度抑制背向散射，可在不破坏时间反演对称性的情况下实现宽带光局域增强。
2025-01-02 physics.optics
Valley-Hall In-Plane Edge States as Building Blocks for Elastodynamic Logic Circuits
在这项工作中，我们从理论和实验上证明了谷霍尔边缘态的存在与双值支柱厚度蜂窝晶格的面内动力学。我们利用这些状态，以实现非平凡的波导的光学模式，是免疫从尖角的背散射。我们还介绍了如何将不同类型的接口组合成多分支结，以形成复杂的波导路径，并实现具有非常规波传输能力的各种结构逻辑设计。我们用两个应用程序来说明这种潜力。第一种是具有明显的非对称波传输行为的方向选择性能量分裂波导树。第二个是一个内部波导环，能量可以暂时捕获并周期性释放，有效地作为信号延迟器工作。平面内弹性的模态复杂性对边缘状态的表现的制度具有重要的影响，因为与平面外对应问题相比，可行的总带隙的可用性被转移到更高的频率。它还提出了额外的实验挑战，与适当的采集和破译的面内模式，其解决方案需要系统地使用面内激光测振。
2019-09-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Demonstration of long-lived high power optical waveguides in air
我们证明了飞秒灯丝可以在空气中建立一个扩展的和强大的热波导结构，寿命为几毫秒，使高能量激光脉冲和高平均功率光束的非常长的距离引导和远距离投射成为可能。作为一个证明的原则，我们证明了指导110毫焦耳，7纳秒，532纳米脉冲的90%的吞吐量超过15瑞利长度在70厘米长的空气波导产生的长时间尺度的热弛豫的飞秒灯丝阵列。引导脉冲仅受我们可用的激光能量的限制。一般而言，这些波导应当对极高平均功率激光束的热晕效应具有鲁棒性。
2013-11-07 physics.optics
Super-robust telecommunications enabled by topological half-supermodes
Central China Normal University（华中师范大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；University College London（伦敦大学学院）
针对拓扑波导集成中的模式失配与尺寸挑战，提出基于拓扑半超模工程的谷脊间隙波导，实现无缝集成与超紧凑，实验反射损耗低于-15 dB。
2025-10-23 physics.optics
Demonstration of second harmonic generationin gallium phosphide nano-waveguides
我们设计、制作并测试了用于二次谐波产生（SHG）的磷化镓（GaP）纳米波导。我们在光通信O波段利用低功率连续波泵浦实现了655 nm可见光范围内的二次谐波。我们的结构利用模态相位匹配，使得泵的低阶本征模与二次谐波的高阶本征模相位匹配。我们观察到相位匹配的SHG的相互作用模式的不同组合，通过改变波导的宽度和调谐泵浦的波长。所提出的结果有助于开发集成的光子平台与有效的非线性波混合过程的经典和量子应用。
2020-06-22 physics.optics
Demonstration of Optical Nonlinearity in InGaAsP/InP Passive Waveguides
研究了In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As $_{y}$ P $_{1-y}$ /InP条形加载波导中的三阶非线性光学相互作用。为了增强非线性光学相互作用，对材料成分和波导结构进行了优化。在泵浦波长为1568 nm的波导中进行了自相位调制、四波混频和非线性吸收测量。在自相位调制实验中观察到高达$2.5π$的非线性相移。双光子吸收系数$α_2$的测定值为15 cm/GW。四波混频转换范围，代表最大分离的信号和空闲光谱分量之间的波长差，被观察到为45 nm。我们的研究结果表明，InGaAsP具有很高的潜力作为非线性光子器件的材料平台，提供的工作波长范围以外的双光子吸收窗口被选择。
2018-06-05 physics.optics
Theoretical demonstration of mode transmission in ZGP-based micrometer waveguide platforms
本研究对ZGP-on-SiO2微米级波导的模式传输开展理论表征，计算出2-12μm波段TE、TM模的低传输损耗，发现模式损耗无明显角振荡及TM模模式交叉现象，为ZGP及同类双折射晶体波导的优化设计提供参考。
2024-03-12 physics.optics
A method for reduction of propagation loss of surface plasmons. Experimental demonstration of the loss reduction for Fe/MgO/AlGaAs plasmonic structure integrated with AlGaAs/GaAs optical waveguide
提出了一种有效降低表面等离子体传播损耗的方法，并进行了实验验证。该方法是基于这样的事实，即表面等离子体激元的传播损耗显着依赖于等离子体激元的光学约束。提出了一种等离子体结构，它包含一个金属和两个不同折射率的电介质层，以优化光学限制和减少表面等离子体的传播损耗。Fe/MgO/AlGaAs等离子体结构中的表面等离子体子的低传播损耗为0.17 dB/um。实验结果表明，Fe/MgO/AlGaAs中的表面等离子体激元与AlGaAs/GaAs光波导中的波导模之间的耦合效率为2.2dB/面。
2015-01-12 physics.optics
Demonstration of dipolar-induced enhancement of parametric effects in polariton waveguides
激子-极化激元是由光子模和激子共振的非微扰耦合产生的混合光-物质激发。表现为相互作用的光子，它们表现出光学三阶非线性，提供诸如光学参量振荡或放大的效应。有人提出，极化激元-极化激元相互作用可以通过在它们的激子部分诱导排列的电偶极子而大大增强。然而，真正的粒子-粒子相互作用的直接证据，如超流或参数散射仍然缺失。在这项工作中，我们证明了偶极相互作用可以用来增强参数效应，如自相位调制波导极化激元。通过量化这些光学非线性，我们提供了一个可靠的实验测量极化激元-极化激元相互作用的直接偶极增强。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High Transmission in 120-degree Sharp Bends of Inversion-symmetric and Inversion-asymmetric Photonic Crystal Waveguides
该研究通过对比有/无反演对称性的三角形光子晶体的弯曲传输特性，发现120度急弯高传输仅由畴壁构型决定、与反演对称性无关，且和弯曲段局部拓扑偏振奇点相关，拓展了高传输光子晶体波导的范围。
2025-01-19 physics.optics
Topologically-protected refraction of robust kink states in valley photonic crystals
最近发现的谷型光子晶体（VPC）模拟了许多二维带隙谷型电子材料（如双层石墨烯或二硫化钼）的不寻常特性。光通信最感兴趣的是它们能够在两个VPC之间的内部畴壁处支持拓扑保护的手性边缘（扭结）状态，所述两个VPC具有光谱重叠的带隙区和相反的半整数valley-Chern指数。我们通过实验证明了VPC中的扭结态的鲁棒性，该扭结态支持简并横电类（TE）和横磁类（TM）拓扑相位，从而使单个拓扑波导中的偏振复用成为可能。扭结态的传播方向被锁定到反向Brave晶格的谷，因此，在没有谷间散射的情况下不能反向。在内部畴壁和将VPC与自由空间分离的外部边缘之间的相交处，扭结状态被示出为表现出>97%的耦合效率到定向自由空间光束中。这构成了第一个实验演示的meron像谷投影拓扑相位与半整数谷陈指数。
2017-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Inverse design of dual-band valley-Hall topological photonic crystals with arbitrary pseudospin states
本文提出基于频域分析和横向自旋角动量的逆向设计框架，用于设计具有任意赝自旋态的双频带谷霍尔拓扑光子晶体波导，实现频率依赖光路由。
2025-03-28 cs.CE physics.optics
Protected Transverse Electric Waves in Topological Dielectric Waveguides
提出利用valley-Hall PhCs修饰传统波导边界保护横电波的新机制，实现抵御缺陷和弯曲的稳健传播，兼容SIW并支持高效模式转换，大幅提升微波集成电路性能。
2023-12-06 physics.app-ph 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
Demonstration of tunability of HOFI waveguides via start-to-end simulations
本文提出HOFI通道形成与导引特性的端到端模拟流程，经实验验证后揭示其物理机制与参数可调性，证明其在宽参数范围内具有优异导引性能，为激光等离子体加速器提供可调谐波导方案。
2023-05-26 physics.acc-ph physics.flu-dyn physics.optics
Ultra-wide-band slow light in photonic crystal coupled-cavity waveguides
结构材料中的慢光传输是实现基于增强光学非线性的片上集成光子器件的一种非常有前途的方法。最成功的研究途径之一是设计导光光子晶体（PC）结构的能带色散。这种器件的主要目标是在尽可能大的带宽上实现慢光操作，具有大的群折射率、最小的折射率色散和恒定的透射光谱。在这里，我们报告的实验证明，迄今为止的高GBP硅基耦合腔波导（CCWs）在电信波长工作。我们的研究结果依赖于新的CCW设计，使用遗传算法优化，和精致的纳米纤维工艺。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph 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
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
Topologically-protected single-photon sources with topological slow light photonic crystal waveguides
慢光波导对于实现集成量子光子电路（IQPC）的可扩展操作所需的高性能单光子源是有利的，尽管已知这样的波导由于后向散射而遭受传播损耗。克服该缺点的一种方法是使用拓扑光子学，其中最近已经证明了拓扑保护光学模式中的鲁棒波导。在这里，我们报告的单光子源使用单量子点（QD）嵌入拓扑慢光波导的基础上谷光子晶体。我们观察到Purcell增强的单光子发射从一个量子点到一个拓扑的慢光模式与一个组指数超过20，其强大的传播，即使在存在尖锐的弯曲。这些结果为实现IQPC不可或缺的鲁棒性和高性能单光子源铺平了道路。
2022-07-16 physics.app-ph physics.optics quant-ph
All-optical control of topological valley transport in graphene metasurfaces
我们证明了克尔效应对石墨烯超颖表面中谷-霍尔拓扑输运的影响可以用来实现全光开关。特别地，通过利用石墨烯的大克尔系数，拓扑保护的石墨烯超颖表面的折射率可以经由泵浦光束来调谐，这导致超颖表面的光子带的光学可控频移。这种光谱变化又可以容易地用于控制和切换石墨烯超颖表面的某些波导模式中的光信号的传播。重要的是，我们的理论和计算分析表明，光开关ON/OFF信号所需的阈值泵浦功率强烈依赖于泵浦模式的群速度，特别是当器件在慢光区工作时。这项研究可能会开辟新的途径，主动光子纳米器件的基本功能源于他们的拓扑特征。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Demonstration of critical coupling in an active III-nitride microdisk photonic circuit on silicon
片上蓝光微激光源是硅基复杂集成光子电路的重要组成部分。我们已经开发了基于硅上III族氮化物的微盘和总线波导的蓝色光谱范围内的光子电路。我们报告了微盘-波导耦合与其光学特性之间的相互作用。我们观察到临界耦合和相位匹配，即最有效的能量转移方案，非常短的间隙尺寸和薄波导（g = 45 nm和w = 170 nm）的自发发射制度。回音壁模式激光被证明为一个很大的范围内的参数与负载品质因数的阈值的强烈依赖。我们显示的依赖性和高灵敏度的输出信号上的耦合。最后，我们观察到的影响，由于非常短的耦合距离的模式谐振的调谐处理。这种小尺寸的芯片上集成微激光器提供最大的能量转移到光子电路中，对于可见光通信和芯片实验室生物传感器具有重要的潜在应用。
2019-12-02 physics.app-ph physics.optics
Gradient catastrophe of nonlinear photonic valley-Hall edge pulses
我们导出了描述由拓扑谷霍尔边缘态形成的慢变波包传播的非线性波方程。我们发现，即使在没有空间色散的情况下，由于非线性自陡峭的边缘脉冲打破。自陡化导致了以前未被注意到的梯度突变效应，其在由脉冲的非线性频移和拓扑带隙的大小之间的比率确定的有限时间内发展。考虑到弱的空间色散的结果，然后在稳定的边缘准孤子的形成。我们的研究结果是通用的系统所管辖的Dirac-like哈密顿和验证的脉冲传播沿谷霍尔域壁交错蜂窝波导晶格克尔非线性的数值模拟。
2021-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Valley polarized edge states beyond inversion symmetry breaking
谷衬度物理已经获得了相当大的关注，特别是用于实现光子拓扑绝缘体（PTIs），其在没有谷间散射的情况下支持无反射的谷偏振边缘模式（VPEMs）。这是一个悬而未决的问题，是否类似的鲁棒状态可以存在于没有拓扑谷阶段，即，在山谷处不为零的Berry曲率。我们发现，C6 \u{psion}对称的三角形光子晶体（PhC）固有地表现出均匀分布的空间变化的相位涡，支持本地（有限）版本的谷霍尔效应（LVHE），其中谷偏振的位置定义为相对于被固定在整个散装。然后，我们证明，在其他对称的光子晶体中，具有亚晶格不对称性的缺陷区域会导致光子根据其谷指数的波局部化和分裂，从而使VPEM沿着线缺陷波导。我们在绝缘体上硅（SOI）板上制造我们的器件，并在近红外频率下对其进行表征，显示出与谷PTIs相当的通过急弯的稳健传输。我们的研究结果提出了一个新的视角来创建谷边状态，并概述了一个新的波导机制，适用于电磁学以及等离子体，力学和声学。
2023-01-18 physics.optics
Observation of perovskite topological valley exciton-polaritons at room temperature
本研究在室温下利用二维谷霍尔钙钛矿晶格实验观测到谷极化拓扑激子极化激元及其谷依赖传播，验证了具有约9 meV能隙的拓扑扭结态，为拓扑谷电子学器件发展奠定基础。
2024-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrahigh Q SOI Ring Resonator With Strip Waveguide
设计并实现了一种基于条形硅光子波导的大面积、超高Q值、单模工作的硅环形谐振腔，该谐振腔适用于光子陀螺的应用。仿真结果表明，当耦合长度L= 2 μ m，耦合间隙d= 0.2 μ m时，谐振器处于欠耦合状态，谐振深度为0.9979。实验结果表明，所制作的谐振腔的Q值为1.54 × 106，自由光谱范围为0.036nm，谐振深度为0.9810。
2021-03-30 physics.app-ph physics.optics
Chiral Valley Edge States
针对谷霍尔相拓扑保护弱导致的谷退极化问题，提出手性谷边缘态概念，通过调控谷狄拉克质量实现无背散射的谷极化传播与谷复用，在混合拓扑光子晶体中实验验证并演示关键器件，为鲁棒谷基信息处理提供新框架。
2025-05-20 physics.optics
A Topological Directional Coupler Fed by Microstrip Line with Configurable Coupling Coefficient
拓扑波导因其优良的抗缺陷传输特性以及在微波和太赫兹集成电路中的应用潜力而受到广泛的研究。本文提出了一种基于接地平面谷霍尔光子拓扑绝缘体的耦合系数可配置的微带线直接馈电的高效拓扑定向耦合器，并进行了实验验证。拓扑定向耦合器由两个耦合拓扑波导组成，可以直接与微带电路集成。通过配置两个拓扑波导之间的耦合来实现不同的耦合系数。仿真和测量都证明了所提出的设计。此外，所提出的设计适用于微波和太赫兹频段。
2022-10-08 physics.app-ph physics.optics
Optical modulation at around 1550 nm in a InGaAlAs optical waveguide containing a InGaAs/AlAs resonant tunnelling diode
我们报道了在含有InGaAs/AlAs双势垒共振隧穿二极管（DB-RTD）的单极InGaAlAs光波导中1550 nm左右的光的电吸收调制。RTD峰谷过渡增加了波导上的电场，这通过Franz-Keldysh效应将芯材料吸收带边缘移动到更长的波长，从而改变了波导的光导特性。器件的低频特性显示在1565 nm处的调制高达28 dB。当直流偏置接近负微分电导（NDC）区域时，RTD光波导表现为与宽带宽电放大器集成的电吸收调制器，提供了比传统pn调制器更大的潜在优势。
2005-03-17 physics.optics
Three-Dimensional Mid-Infrared Photonics: Recent Progress in Ultrafast Laser Writing of Waveguides
我们在这里介绍我们的最新进展，在三维（3D）直接激光写入（DLW）的阶梯折射率核心波导内的各种技术相关的介电基板，特别强调DLW中红外波导在这些材料的整个透明度范围内的演示。
2012-06-07 astro-ph.IM physics.optics
Invisibility cloak inside a Luneburg lens: Experimental demonstration of birefrigent transformation optics devices
变换光学（TO）最近已成为一种有用的方法，在不寻常的光学器件的设计，如新的超材料透镜和隐形斗篷。最近，Danner等人[1]提出了将这种方法理论上扩展到双折射TO器件，其对光的相互正交偏振态执行有用的和不同的功能。有人提出了理论设计，对于一种偏振来说，它可以充当隐形斗篷，而对于另一种正交偏振来说，它可以充当吕讷堡透镜。在这里，我们报告的第一个实验实现类似的双折射TO设计光刻定义的金属/电介质波导的基础上。波导形状的绝热变化使得能够控制波导内传播的TE和TM模式所经历的有效折射率。我们已经研究了所得到的双折射TO器件的波长和偏振相关的性能。这些新颖的光学器件大大扩展了我们在亚微米尺度上控制光的能力。
2013-01-24 physics.optics
Experimental demonstration of PT-symmetric stripe lasers
近年来，宇称-时间（PT）对称激光与吸收体共存的研究受到了广泛关注。虽然在微波异向介质中已经观察到了PT对称吸收体，但还没有PT对称激光的实验证明。本文对PT对称条形波导激光吸收体进行了实验研究。利用PT对称性的概念，利用光的放大和吸收，成功地获得了PT对称的激光吸收体。与单模PT对称激光器不同，通过比较不同泵浦条件下的相对波长位置和模间距，实验证实了PT对称条形激光器。当波导被半抽运时，模式间隔加倍，激射波长向每两个初始激射模式的中心移动。所有这些观测结果都与理论预言相一致，并很好地证实了PT对称性破缺。
2015-05-15 physics.optics
