a-e Evolution des états de bord topologiques dans le réseau fractal SG(4). a Distribution d'intensité du champ initial construite à partir d'un état de bord topologique tronqué dans le réseau fractal. b-e Distribution d'intensité aux distances de propagation . f-j Evolution dans le réseau fractal contenant le désordre sur site de , dont la position est marquée par le point bleu. Le paquet d'ondes affiche un transport de bord topologiquement protégé autour des coins et n'est pas affecté par le désordre. La barre de couleur indique l'intensité du champ. Crédit :par Zhaoju Yang, Eran Lustig, Yaakov Lumer et Mordechai Segev
Les isolants topologiques sont une nouvelle phase de la matière unique par leur encombrement isolant et leurs bords parfaitement conducteurs. Ils ont été à la pointe de la physique de la matière condensée au cours de la dernière décennie, et plus récemment inspiré l'émergence de phases topologiques dans de nombreux systèmes d'ondes classiques, comme la photonique et l'acoustique. À ce jour, toutes les études d'isolants topologiques ont exploré des systèmes en dimensions entières (physiquement, 2-D ou 3-D) avec un volume et des bords bien définis. Cependant, les dimensions physiques ne définissent pas toujours les dimensions dans lesquelles évolue un système :Certaines structures ont une dimension non entière (fractale), en dépit d'être dans un domaine 2-D ou 3-D.
Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et applications , une équipe de scientifiques, dirigé par le professeur Mordechai Segev du département de physique et du Solid State Institute, Technion-Israel Institute of Technology, Israël, et ses collègues ont développé l'isolant topologique photonique Floquet dans un réseau fractal périodiquement entraîné. Ce réseau repose sur un cristal photonique fractal [le joint de Sierpinski (SG)] constitué de guides d'ondes hélicoïdaux couplés de manière évanescente, qui peut être réalisé par la technologie d'écriture laser femtoseconde. Ils calculent le spectre de Floquet topologique et montrent l'existence d'états de bord topologiques correspondant à l'espace réel Chern numéro 1. Les simulations des états de bord montrent que des paquets d'ondes constitués d'états de bord topologiques peuvent se propager le long des bords externe et interne sans pénétrer dans 'en vrac' et sans rétrodiffusion même en présence de désordre et d'angles aigus.
"Nos résultats suggèrent une multitude de nouveaux types de systèmes topologiques et de nouvelles applications, comme l'utilisation de la robustesse topologique combinée à la sensibilité accrue des systèmes fractals pour la détection et, dans des contextes non hermitiens, lasers à isolant topologique en dimensions fractales, ", prédisent les scientifiques.
