Realization of Topology-controlled Photonic Cavities in a Valley Photonic Crystal
该研究在谷光子晶体中利用精心取向的反射镜实验实现了新型拓扑控制光子腔，验证了谷翻转时间决定腔的能量局域程度与品质因子，拓展了拓扑光子腔设计范式。
2024-08-14 physics.optics
Possible Realization of Optical Quadratic and Dirac Points in Woodpile Photonic Crystals
费米子相对论物理的模拟，例如，狄拉克和外尔物理学，导致了光子学中许多前所未有的现象的发现，其中的光频实现，然而，仍然是具有挑战性的。在这里，令人惊讶的是，我们发现，通常用于光频应用的木材堆光子晶体主机异国情调的费米子类相对论简并：一个狄拉克节线和四重二次点，作为保护的非对称晶体对称性。木材堆光子晶体的变形导致出现的第二类狄拉克点从四重二次点。这种第二类狄拉克点可以通过它的反常折射特性来检测，这种反常折射特性表现为平板装置中的巨双折射。我们的研究结果为全介质光子晶体中的三维光学狄拉克物理提供了一条很有前途的途径。
2021-10-09 physics.optics
Photonic de Haas-van Alphen effect
基于最近提出的光子的有效规范势和磁场的概念，我们用数值方法证明了光子的de Haas-van Alphen效应。我们表明，在一个动态调制的光子谐振器晶格表现出的效果磁场，在一个给定的频率的光束的轨迹具有相同的形状作为恒定的能量轮廓的光子能带结构的晶格在没有有效的磁场。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Realization of a three-dimensional photonic topological insulator
将光子限制在有限体积中在现代光子器件中是高需求的。这促使几十年前发明了光子晶体，其特征在于光子带隙禁止光在所有方向上传播。最近，受拓扑绝缘体（TI）发现的启发，具有拓扑保护的光子约束已经在称为光子TI的二维（2D）光子结构中得到了证明，在拓扑激光器和鲁棒的光学延迟线中具有很好的应用前景。然而，一个完全三维（3D）拓扑光子带隙从来没有实现过。在这里，我们实验证明了一个三维光子TI具有极宽（> 25%带宽）的三维拓扑带隙。样品由具有强磁电耦合的开口环谐振器（SRR）组成，并且表现为“弱TI”或2D量子自旋霍尔绝缘体的堆叠。使用直接场测量，我们映射出带隙的体能带结构和Dirac-like色散的光子表面状态，并证明了强大的光子沿非平面表面的传播。我们的工作扩展了从费米子到玻色子的3D TI家族，并为3D几何中的拓扑光子腔、电路和激光器的应用铺平了道路。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Realization of exciton-mediated optical spin-orbit interaction in organic microcrystalline resonators
在光学微谐振器中控制光的自旋-轨道相互作用的能力对于未来的光子学具有根本的重要性。有机微晶由于其巨大的光学各向异性，在自旋光学和拓扑光子学中起着至关重要的作用。在这里，我们实现了可控的和波长相关的Rashba-Dresselhaus自旋轨道相互作用，归因于各向异性激子响应的光学微腔填充有机微晶。我们还研究了由横电模和横磁模分裂引起的自旋-轨道相互作用从占主导地位的光子型到Rashba-Dresselhaus型的自旋-轨道相互作用的转变。这两者的相互作用使我们能够设计有机微腔中光的自旋轨道相互作用，除了其基本利益之外，它还有望在自旋控制的芯片上集成纳米光子元件中应用，以开发非磁性和低成本的自旋光子器件。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic realization of topologically protected bound states in domain-wall waveguide arrays
针对一类受畴壁调制的连续周期介质结构，给出了二维麦克斯韦方程组的拓扑保护光子态的解析理论.我们进一步数值证实了该理论对三维结构的适用性。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
Experimental Realization of Multiple Topological Edge States in a One-Dimensional Photonic Lattice
拓扑光子系统提供了对缺陷和无序具有鲁棒性的光传输，有望成为新一代芯片级光子器件，并促进节能的片上信息路由和处理。然而，目前的准一维设计，如苏-Schrieffer-Heeger（SSH）和赖斯-梅勒（RM）模型，只支持有限数量的非平凡的阶段，由于色散带工程的限制。在这里，我们实验证明了一个灵活的拓扑光子晶格上的硅光子平台，实现多个拓扑非平凡的色散带。通过适当地设置一维波导之间的耦合，不同的晶格可以表现出多个不同的拓扑相位之间的过渡，并允许相应的边缘状态的独立实现。外差测量清楚地揭示了飞秒尺度下不同相位的边缘态的超快输运动力学，验证了所设计的拓扑特征。我们的研究为拓扑模型配备了丰富的边缘动力学，并大大扩展了将独特的拓扑特征设计到光子、声学和原子系统中的范围。
2018-12-13 physics.optics
Realization of Photonic Charge-2 Dirac Point by Engineering Super-modes in Topological Superlattices
最近在某些凝聚态系统中发现了一种新的非常规四重线性带简并点。与标准的3-D狄拉克单极相反，这些被称为电荷-2狄拉克点的四重点的特征是非零的净拓扑电荷，可以用来深入研究拓扑物理学迄今未知的领域。在这里，我们报告的实验实现的电荷-2狄拉克点故意工程混合拓扑状态称为超模式的1-D光学超晶格系统与两个额外的合成维度。利用直接反射和透射测量，我们表现出的超级模式归因于合成的电荷-2狄拉克点，这是第一次在可见光区实现的存在。我们还展示了实验方法来操纵两个衍生的外尔点，在合成空间中是相同的收费。此外，拓扑末端模式唯一导致的电荷-2狄拉克点可以微妙地控制截断超晶格样品内，为我们打开了一条途径，合理地工程局部领域的强烈增强。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Realization of tunable spin-dependent splitting in intrinsic photonic spin Hall effect
报道了在本征光子自旋霍尔效应中实现可调谐自旋相关分裂。通过破坏圆柱形矢量光束的旋转对称性，矢量光束的两个自旋分量所携带的类似于几何Pancharatnam-Berry相位的本征涡旋相位在方位角方向上不再连续，并且导致在光束的相对边缘处观察到自旋积累。由于相位的固有性质和光与物质相互作用的独立性，所观察到的光子自旋霍尔效应是本征的。调制矢量束的拓扑荷，可以增强自旋相关的分裂，并且可以切换自旋积累的方向。我们的研究结果可能为自旋极化光子的产生和操纵提供一条可能的途径，并使基于自旋的光子学应用成为可能。
2014-10-13 physics.optics
Photonic realization of the quantum Rabi model
我们实现了量子拉比模型的光子模拟模拟器，基于飞秒激光写入波导超晶格中的光传输，这为探索深强耦合机制中光-物质相互作用的物理学提供了一个实验可及的测试平台。我们的光学设置，使可视化的动力学制度还没有访问腔或电路量子电动力学，如反弹的光子数波包的奇偶校验链的希尔伯特空间。
2011-11-28 physics.optics quant-ph
Realization of Tunable Photonic Spin Hall Effect by Tailoring the Pancharatnam-Berry Phase
光子自旋霍尔效应（SHE）领域的最新发展为光学参数（折射率、厚度等）的有利测量提供了新的机会。纳米结构，并使自旋为基础的光子学应用在未来。然而，它仍然是一个挑战，以开发一个可调谐的光子SHE与任何所需的自旋相关的分裂的自旋极化光子的产生和操纵。在这里，我们实验证明了一个方案，实现光子SHE可调剪裁的空间变化的潘查拉特南-贝里相位（PBP）。结果表明，光束的偏振与可调的空间不均匀性可以有助于转向的空间变化的PBP创建一个自旋相关的几何相位梯度，从而可能实现可调的光子SHE与任何所需的自旋相关的分裂。我们的方案提供了一个方便的方法来操纵自旋光子。所得结果可以推广到具有类似拓扑起源的其它物理系统。
2014-06-29 physics.optics
Realization of advanced passive silicon photonic devices with subwavelength-grating structures developed by efficient inverse design
实现超小型无源硅光子器件对于未来大规模光子集成系统的发展具有重要意义。虽然一些紧凑的硅光子器件已经被证明是通过使用反向设计，器件性能仍然不足以用于实际应用。在这里，我们提出并实现了几个代表性的超紧凑先进的无源硅光子器件与体面的性能，通过引入亚波长光栅（SWG）结构，我们的高效逆向设计方法开发。这些器件的设计是通过优化操纵多模激励和多模干涉在一个区域内定义的SWG结构。这些具有良好的特征尺寸均匀性的SWG结构比以前反向设计的光子器件中使用的那些随机纳米结构更易于制造。我们的逆设计方法的高效率是由于一种新的搜索空间维控制策略和有效的面向问题的电磁场求解器可用于SWG结构。具体地说，我们给出了6通道模（解）复用器、宽带90°混合器和两通道平顶波长解复用器的实现，这些都是以前报道的逆向设计方法难以实现的。这些设备表现出超紧凑的足迹，以及体面的性能相比，由经典理论开发的同行。
2022-12-02 physics.optics
Photonic realization of the kappa-deformed Dirac equation
我们展示了紧束缚光子波导阵列中的卡帕变形狄拉克方程的实现。这是通过一种特殊配置的耦合延伸到第二最近的邻居。几何操作可以控制这些倏逝波耦合。本文详细研究了波包的传播，包括变形参数对Zitterbewegung或颤动运动的影响。通过这种方式，我们展示了如何重建平坦非对易时空的影响-即，卡帕-闵可夫斯基时空-在简单的实验装置。我们在结论一节中涉及弹性实现。
2020-12-05 hep-lat physics.optics
Isotropic Band Gaps and Freeform Waveguides Observed in Hyperuniform Disordered Photonic Solids
近年来，无序光子介质和随机纹理表面作为具有宽频带和宽角度特性的强光漫射体受到越来越多的关注。我们首次在二维无序介质结构中实现了各向同性完全光子带隙。这种结构是由一个约束优化方法，它结合了各向同性的优势，由于混乱和控制散射性能，由于低密度波动（超均匀性）和均匀的局部拓扑结构的设计。我们的实验使用的模块化设计组成的Al2O3墙和圆柱体排列在一个超均匀的无序网络。我们观察到一个完整的PBG在微波区，在良好的协议与理论模拟，并表明，这种新型的PBG材料的固有各向同性，使显着的设计自由度，包括实现任意弯曲角度的波导不可能在光子晶体。这是第一次实验验证一个完整的光子带隙和实现功能缺陷，在这类新的材料证明了他们的潜力，作为积木精确操纵光子在平面光学微电路和无序的声学和电子带隙材料的影响。
2013-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-quantized square-root topological insulators: a realization in photonic Aharonov-Bohm cages
拓扑绝缘体是一种新的物质状态，其光谱带由量子化的拓扑不变量表征。这种独特的量子化非定域性质通常通过奇异的体现象和相应的鲁棒边界效应表现出来。在我们的工作中，我们报告了一种新型的拓扑绝缘体表现出非量子化的拓扑性质的光谱带，但与量子化，出现在相应的系统中的平方的哈密顿量。我们提供了一个彻底的理论分析，以及基于光子Aharonov-Bohm笼的实验演示，以突出这种新生态物质的体积和边界特性。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Realization of chiral whispering gallery mode cavities enabled by photonic Chern insulators
本文将拓扑物理引入光子腔，利用光子陈绝缘体实现 chiral 回音壁模式，并通过数值模拟与实验证明其对缺陷的鲁棒性，为鲁棒微腔设计及光-物质相互作用研究提供了新平台。
2025-01-01 physics.optics
Hosting exceptional points in 1D photonic bandgap waveguide for mode engineering
我们报道了一种平面一维光子带隙波导，它具有四个二阶例外点（EP 2）。横向非均匀增益-损耗分布的空间分布调制了选择性的准导TE模对之间的相互作用。
2021-04-12 physics.optics
Realization of Z$_2$ topological photonic insulators made from multilayer transition metal dichalcogenides
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of York（约克大学）
本研究利用多层WS₂的优异光学与加工特性，制备出拓扑自旋霍尔光子晶格，验证了近红外光子带隙与畴界单向传播特性，为层状材料基纳米光子器件研究开辟新路径。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Experimental Realization of Anti-Unitary Wave-Chaotic Photonic Topological Insulator Graphs Showing Kramers Degeneracy and Symplectic Ensemble Statistics
本文实验实现了反幺正波混沌光子拓扑绝缘体图，利用量子谷/自旋霍尔界面模式构建GSE系综，验证了克莱默简并和辛系综统计特性。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Physical realization of Photonic Klein Tunneling
研究了光子Klein隧穿发生的一般物理条件，其中器件的（受控）自发发射起着关键作用。一个简单的介质板的具体例子，由两个任意折射率的介质半空间的边界相当详细的工作，测量的反射和透射概率进行解析计算。据发现，在给定的情况下，测量的反射概率可以是任意大的（对于大的入射波长），而不管的事实，即传输概率是指数抑制或不。其他有趣的功能的光子克莱因隧道驱动（受控）自发发射以及设想的实际应用。
2011-01-18 hep-ph physics.optics quant-ph
Super Bound States in the Continuum on Photonic Flatbands: Concept, Experimental Realization, and Optical Trapping Demonstration
本工作提出并实验实现了光子晶体平带上的连续域超束缚态，通过拓扑转变合并对称性保护BIC与准BIC，同时获得高品质因数和近零群速度，并成功演示了三维光捕获。
2024-03-23 physics.optics
Realization of time-reversal invariant photonic topological Anderson insulators
该研究提出并实现了不打破时间反演对称性的光子量子自旋霍尔拓扑安德森绝缘体，证实了无序诱导拓扑相变，展示了螺旋边缘模特性及无序光束转向应用潜力。
2024-08-14 physics.optics
Experimental realization of a universal RF photonic integrated circuit
本文演示了一个通用的RF光子电路的操作，它由一个广义马赫曾德尔干涉仪的架构与其Nx 1组合器由一个NxN光DFT网络取代。所提出的电路结构可以用于SSB调制、频率上变频/下变频、倍频和相位相关子载波产生，这基于电路的输出端口和尺寸（N）的选择。另一种表示的电路也报告了一个系统的解复用的目的。一个传输矩阵的方法是用来开发的理论预测，通过模拟使用行业标准的软件工具进行验证。一个集成电路的基础上，硅光子技术在实验室中容易获得的是用于实验确认。
2022-02-11 physics.app-ph physics.optics
A photonic crystal realization of a phase driven two-level atom
我们提出了一组光子晶体，实现了一个非线性量子拉比模型等效的二能级系统的相位驱动的一个量子化的电磁场。晶体在弱耦合区是完全可溶的，并且它们的色散关系是离散的。该系统被对角化的正常模式相当于一个打扮状态的基础。在强耦合区，我们利用微扰理论，发现色散关系是连续的，并给出了连续分数形式的简正模。我们发现，这些光子晶体允许在弱耦合制度的相干振荡的形式的状态重建。
2013-01-07 physics.optics quant-ph
Direct Observation of Topological Edge States in Silicon Photonic Crystals: Spin, Dispersion, and Chiral Routing
光子学中的拓扑保护为引导和操纵经典和量子信息提供了新的前景。自旋-轨道耦合机制预示着螺旋边缘态的出现;表现出单向传播，在拓扑上受到反向散射的保护。我们直接观察到的拓扑状态的光子模拟的电子材料表现出量子自旋霍尔效应，生活在两个硅光子晶体之间的界面具有不同的拓扑顺序。我们通过态的存在所固有的远场辐射来表征它们的性质，包括线性色散和低损耗。重要的是，我们发现，边缘状态的赝自旋编码在独特的圆形远场偏振和单向传播，从而揭示了潜在的光子自旋轨道耦合的签名。我们使用这种连接来选择性地激发不同的边缘状态与偏振光，并直接可视化他们的路由沿尖锐的手征波导结。
2018-11-26 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
Experimental Realization of a Reflections-Free Compact Delay Line Based on a Photonic Topological Insulator
当介质的电磁特性在单个波长的尺度上变化时，通过非均匀介质传播的电磁（EM）波不可避免地散射。这种基本现象限制了光学结构的设计和相互连接。最近的理论工作表明，统称为光子拓扑绝缘体（PTIs）的电磁结构可以用来克服这一基本限制，从而为超紧凑的光子结构铺平了道路，不再需要波长尺度的平滑。在这里，我们提出了第一个实验演示的光子延迟线的基础上拓扑保护的表面电磁波（TPSWs）之间的两个PTIs，这是电磁对应的量子自旋霍尔拓扑绝缘体在凝聚态物质。与不受益于拓扑保护的传统的引导EM波不同，TPSW被示出为当绕尖锐弯曲的路径绕行时经历多波长无反射时间延迟，从而为紧凑且高效的波缓冲器和其他设备提供了独特的范例。
2016-02-21 physics.optics
Realization of complex conjugate media using non-PT-symmetric photonic crystals
虽然宇称-时间（PT）对称系统可以在精确的PT-对称区域中表现出实谱，但PT-对称实际上不是实谱的必要条件。在这里，我们表明，非PT-对称光子晶体进行Dirac类锥色散可以始终显示真正的光谱，只要在本征态的平均非厄米性强度为零的单位细胞。通过建立一个非厄米哈密顿模型，我们发现非PT对称系统的实谱可以用伪厄米性的概念来解释。我们证明了使用有效介质理论，在长波长的限制，这种非PT对称的光子晶体的行为类似于所谓的复共轭介质（CCM）的折射率是真实的，但其介电常数和磁导率是复数。这种有效CCM的实折射率由光子晶体的实光谱保证，复介电常数和复磁导率来自非PT对称的损耗-增益分布。我们展示了一些有趣的现象与CCM，如激光效应。
2019-12-23 physics.optics
Photonic Memory as a Dynamical Phase for Neuromorphic Computing: A Unified Framework with Experimental Realization
University of Parma（帕尔马大学）
研究提出基于相位的统一框架解释光子记忆，通过理论分析、数值模拟及硅光子波导实验验证，展示了从线性到非线性及驱动耗散记忆的连续进展，证明三种光子记忆状态在单个光子平台共存，为相关系统设计提供通用框架。
2026-07-21 physics.optics
Experimental Realization of Near-Field Photonic Routing with All-Electric Metasources
空间受限的倏逝波微波光子学已被证明在从稳健的信息通信到有效的量子相互作用的广泛的实际场景中是非常可取的。然而，这些光子学模式的可行应用是有限的，由于缺乏基本的理解和可行的定向耦合方法在亚波长。在这里，我们实验证明了有效的近场光子路由实现波导中的两种单负的超材料。在不模仿极化特征的情况下，我们提出了亚波长尺度的全电近场元胞，并给出了其近场函数如Janus、Huygens和自旋源，对应于其内部自由度的时间反转、宇称-时间和宇称对称性.我们的工作加深了对光学近场对称性的理解，并为定向耦合的可行工程方法奠定了基础，这将为有前途的集成微波光子学器件铺平道路。
2020-04-12 physics.app-ph physics.optics
Realization of a quadrupole topological insulator phase in a gyromagnetic photonic crystal
拓扑光子学领域始于在具有破缺时间反转对称性（T）的旋磁光子晶体（PhC）中实现Chern绝缘体相，其具有作为拓扑保护传播模式的手征边缘态。高阶能带拓扑的最新进展已经发现了另一种类型的拓扑状态，如由位于样品的角落处的那些模式所表现的，这些模式被称为角落状态。在这里，我们报告的实现四极高阶拓扑绝缘体阶段的旋磁PHC，诱导的拓扑相变从先前演示的陈氏绝缘体阶段。通过微波测量表征了边界模从传播手征边缘态到定域角态的演化过程。我们还证明了拓扑束缚态的连续，当旋磁PHC磁调谐。这些结果将四极拓扑绝缘体相扩展到T形断系统，并在同一平台上集成了拓扑保护的传播模式和局域模式。
2023-02-07 physics.app-ph physics.optics
Realization of a Dirac-vortex topological photonic crystal fiber
本研究首次利用标准堆叠拉制工艺实验实现了Dirac-vortex拓扑光子晶体光纤，并观察到其在全通信窗口（1260-1675nm）内的单偏振单模传输特性，推进了光纤研究前沿。
2025-03-06 physics.optics
Photonic Realization of a Transition Between Topological Phases Residing in the Weak and Strong Floquet Driving Regimes
光子Floquet拓扑绝缘体先前已在实验上实现了一个阵列的倏逝耦合螺旋波导。在该实验探索的拓扑区域中，单个拓扑边缘模式的手征性与螺旋的手征性相同。在这里，我们证明了丰富的结构存在于Floquet系统固定的螺旋手性，同时移动到强驱动制度，以观察拓扑转变，其中边缘模式反转其传播方向，产生违反直觉的结果，驱动振幅的增加可以有相同的效果反转螺旋手性。我们通过实验观察到这种转变，同时克服了通常与强驱动机制相关的弯曲损耗，尽管螺旋半径与整个阵列的大小在相同的尺度上。在我们的实验中观察到的两个拓扑相可以被理解为源自于Halflion模型的Floquet实现。
2017-11-07 physics.optics
Direct observation of photonic Landau levels and helical edge states in strained honeycomb lattices
我们报道了在耦合半导体微柱蜂窝晶格中实现光子和极化激元的合成磁场。通过在晶格中设计单轴跳跃梯度，在s和p轨道带中诱导出强合成场，从而在狄拉克点处形成朗道能级。我们提供了最低阶朗道能级波函数的亚晶格对称性破缺的直接证据，这是合成磁场的一个显著特征。我们的实现在n=0和n=1朗道能级之间的间隙中实现了螺旋边缘态，实验证明了在光子晶格中工程传播边缘态的新方法。鉴于极化激元-极化激元非线性增强的最新进展，这里报道的朗道能级对于研究光子系统中伪磁性和相互作用之间的相互作用是有希望的。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Realization of a three-dimensional photonic higher-order topological insulator
该研究在类紧束缚金属笼光子晶体中首次实验实现三维Wannier型光子HOTI，观测到共存的表面、铰链和角态，并证明其可在光锥连续谱中自导且无需包层。
2024-04-08 physics.app-ph physics.optics
Higher-order photonic topological states in surface-wave photonic crystals
光子拓扑态使我们对光的传播和光的散射的理解发生了革命性的变化。最近发现的高阶光子拓扑绝缘体为零维拓扑角态开辟了一个新的视界。然而，高阶光子拓扑绝缘体的先前实现遭受由于所涉及的集总组件而导致的有限的操作频率范围或具有大占地面积的庞大结构，这对于未来的集成光子学是不利的。为了克服这些限制，我们在此实验证明了一个平面表面波光子晶体实现的二维高阶拓扑绝缘体。表面波光子晶体表现出非常大的体带隙（带宽为28%），由于多重布拉格散射和主机一维带隙的边缘状态描述的大量狄拉克方程。这些高维光子带的拓扑结构导致了零维角态的出现，这为可扩展的集成光子芯片提供了一条通往鲁棒腔模的途径，并为控制光-物质相互作用提供了一个接口。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Directional lasing at high oblique angle from metasurface exhibiting multivalley dispersion
我们报告了一个超颖表面激光器在谷极值的多通道能量动量色散。这种特殊的色散形状是通过混合不同对称性和相反有效质量的高品质因数光子模式获得的。激光效应发生在高倾斜角（$\sim$ 20度），在电信波长范围（$\sim$ 1580 nm），在硅衬底上，并在室温下工作。我们的研究结果显示了微激光器在集成光子学和光束控制应用中的多路色散的潜力。它也为研究谷电子物理的各种特征，如自发动量对称破缺、双模压缩和动量空间中的约瑟夫森振荡开辟了道路。
2018-10-06 physics.optics
Topological photonics in nanoscaled systems with far field radiation and polarization singularities
Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；Università di Pisa（比萨大学）
本文探讨了纳米尺度拓扑光子学中远场辐射与偏振奇点对拓扑不变量的影响，提出需扩展标准拓扑能带理论以纳入非局域性、强场约束等纳米光子学内禀效应，并展望了未来研究方向。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Experimental realization of topologically-protected all-optical logic gates based on silicon photonic crystal slabs
针对拓扑保护光学逻辑器件多停留在理论层面的问题，实验制备了七种基于硅光子平台的拓扑保护全光逻辑门，验证其在无序扰动下的鲁棒性，为未来光信号处理与计算提供了新方案。
2023-05-17 physics.app-ph physics.optics
Nodal lines in momentum space: topological invariants and recent realizations in photonic and other systems
拓扑绝缘体是现代凝聚态理论中最有趣的现象之一。物质拓扑状态的独特和奇异性质允许单向无间隙电子输运和霍尔电导率的极其精确的测量。最近，新的拓扑效应发生在狄拉克/外尔点已经得到了更好的理解和证明，使用人工材料，如光子和声子晶体，超材料和电路。相比之下，节线的拓扑性质，这是一维退化的动量空间，仍然很少探索。在这里，我们解释的拓扑节点线的理论概念，并审查最近和正在进行的进展，使用人工材料。综述包括最近在动量空间中节线的非阿贝尔拓扑荷的演示以及在光子和其他系统中实现的节线的例子。最后，我们将解决涉及的挑战，在实验演示和理论理解的拓扑节点线。
2022-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Metasurface-Based Realization of Photonic Time Crystals
本文将光子时间晶体概念扩展至二维超表面，实验证实其在动量带隙内可实现指数波放大，为光子时空晶体实现及无线通信表面波信号放大提供了现实平台。
2023-04-11 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear topological photonics
对快速信息处理的快速增长的需求已经发起了创建紧凑且高效的光学设备的竞赛，这些设备可以可靠地传输信号而不会丢失。最近发现的光的拓扑相位为光子器件提供了一个新的基础，对散射损耗和无序鲁棒。将这些拓扑光子结构与非线性效应相结合，将解锁高级功能，如非互易性和主动可调谐性。在这里，我们介绍了新兴领域的非线性拓扑光子学和突出的最新发展，在桥梁物理学的拓扑相位与非线性光学。这包括一个新的光子平台的设计相结合的拓扑相位光与可观的非线性响应，自相互作用效应导致边缘孤子的拓扑光子晶格，非线性拓扑电路，主动光子结构表现出激射从拓扑保护模式，谐波产生从边缘状态的拓扑阵列和超表面。我们还绘制了未来的研究方向，讨论器件的应用，如激光器中的模式稳定，参数放大器的保护，对反馈，超快光开关采用拓扑波导。
2019-12-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
The Harper-Hofstadter Hamiltonian and conical diffraction in photonic lattices with grating assisted tunneling
介绍了一种光栅辅助的光子晶格中可调谐合成磁场的隧穿方案，该方案可以在光诱导的一维和二维介质光子晶格中实现光频合成.我们证明了一个圆锥形衍射图案在特定的实现这些晶格具有狄拉克点在$k$ -空间，作为一个签名的合成磁场。光栅辅助隧穿的二维光子晶格构成了Harper-Hofstadter哈密顿量的实现。
2015-06-11 cond-mat.quant-gas physics.optics
Ultra-narrow linewidth self-adaptive photonic oscillator : principle and realization
高相干光源是物理学的几个领域中的关键元件，特别是在时间频率计量中。在过去的十年里，人们特别努力地开发这种光源，而牺牲了先进的激光系统和相对智能的电子设备。我们在这里提出了一个新的自适应振荡器的一般原则，其中的复杂操作的100米长的有源光学谐振腔和标准的半导体激光器提供了一个非常高的光谱纯度，可以定制为任何波长。这种自适应光子振荡器的单频操作是在没有任何伺服锁定或稳定电子器件的情况下实现的。自由运行操作导致40 mHz的洛伦兹线宽。在自由运行状态下，光频的长期漂移在数小时内在10 MHz以内。该原理适用于激光二极管可获得的任何波长，这尤其在原子或分子跃迁需要精确波长的应用中打开了巨大的机会。
2021-08-07 physics.app-ph 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
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
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
Optical Neural Network Based on Synthetic Nonlinear Photonic Lattices
我们揭示了一种基于耦合光回路的合成光子晶格可以作为一个神经网络来处理时域中的光脉冲序列。作为概念验证，我们训练光学系统以从由于光纤链路中的线性色散而失真的信号恢复脉冲训练的初始形状。我们还显示了有效的训练的光网络与一个内在的克尔型非线性的目标非线性传输函数和推理功能的歧视不同的脉冲序列的实现。理论模型是在实际条件下进行的，可以指导未来的实验实现。
2021-09-07 physics.optics
Active topological photonics
拓扑光子学已经成为一种设计光流动的新途径。拓扑保护的光子边缘模式，这是在拓扑非平凡的绝缘体结构的周边支持，已特别感兴趣，因为它们可以使低损耗的光波导免疫结构紊乱。近年来，人们对在这种拓扑光子结构中引入增益材料的兴趣急剧上升，其主要目的是借助拓扑物理学中存在的物理机制使半导体激光器发生革命性变化。可重新标记的实现的示例是在时间反转对称性破缺下具有单向光输出的拓扑激光器和拓扑保护的极化激元和微/纳米腔激光器。此外，引入增益和损失提供了一个迷人的游乐场，探索新的拓扑相位，这是密切相关的非厄米和宇称时间对称量子物理学，一般难以访问使用费米凝聚态系统。本文综述了有源拓扑光子学的前沿研究，其中光学增益起着关键的作用。我们讨论了最近实现的拓扑激光器的各种，连同基本的物理解释拓扑边缘模式的出现。在这种演示中，拓扑激光器的光学模式由介质结构决定，并在光学增益的帮助下支持激光振荡。我们还讨论了拓扑光子系统的最新研究，其中增益和损耗本身对体系统的拓扑性质有本质的影响。我们相信，主动拓扑光子学提供了强大的手段，以推进微/纳米光子系统的各种应用和拓扑物理本身。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Two-dimensional coupled photonic crystal resonator arrays
我们提出了光子晶体结构的设计和制造，其表现出在所有晶体方向上平坦化的电磁带，即，其频率随波矢量的变化被最小化。这对小型化可调谐光延迟器件、低阈值光子晶体激光器的研制以及非线性光学现象的研究具有重要意义。
2004-06-24 physics.optics
Realization of a non-Hermitian Haldane model in circuits
本文基于电路实验实现了具有不对称次近邻跳跃的非厄米Haldane模型，观察到非厄米陈绝缘体和非厄米半金属两种新相，并发现边界依赖的放大或耗散手性边缘态，为探索非厄米诱导的非常规拓扑相开辟了新途径。
2025-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical Analogue of Quantum Spin Hall Effect in a Two-Dimensional Gyrotropic Photonic Crystal
我们提出了一个在二维光子晶体中的量子自旋霍尔（QSH）效应的光学对应物，该光子晶体由同时具有旋电和旋磁性质的旋致介质组成。这种QSH效应显示了光子拓扑边缘态的单向偏振依赖输运，这对某些无序和杂质具有鲁棒性。更重要的是，我们发现，这种独特的属性是不受传统的时间反演对称性的光子服从玻色子统计，而是由相同的对称性，作为电子的时间反演对称性。基于紧束缚近似方法，我们构造了这种光子结构的有效哈密顿量，它具有类似于电子QSH系统的形式。为了统一模型的拓扑非平凡性，计算了模型的不变量。我们的发现提供了一个可行的方法来利用光学拓扑性质，也可以利用开发一个光子平台来模拟电子的自旋性质。
2014-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Realization of a Pre-Sample Photonic-based Free-Electron Modulator in Ultrafast Transmission Electron Microscopes
本文在两台超快TEM中实现样品前光子型自由电子调制器，利用电子-光子相互作用相干调控电子波函数横纵分量并重建样品平面波函数。
2025-05-12 physics.optics
Intra-connected three-dimensionally isotropic bulk negative index photonic metamaterial
各向同性负折射率超材料（NIM）是非常需要的，特别是用于实现超高分辨率透镜。然而，现有的各向同性NIM仅在二维上起作用，并且不能被微型化超过微波。直接激光写入工艺可以是朝向三维（3D）各向同性块体光学超材料的制造的范式转变，但仅以额外的设计约束（即连接性）为代价。在这里，我们证明了一个原则性的设计，要求连接并不排除完全各向同性的左手行为。这是实现光学波长下的体3D各向同性NIM的重要一步。
2010-04-02 physics.optics
