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    Division de faisceau topologique configurable via un cristal photonique gyromagnétique antichiral

    Fig. 1. Construction d'un cristal photonique gyromagnétique antichiral. ( a ) Illustration schématique d'un cristal photonique gyromagnétique antichiral. (b) La première zone de Brillouin du réseau en nid d'abeilles. (c) Cristal photonique gyromagnétique non magnétisé. (d) Cristal photonique gyromagnétique uniformément magnétisé. (e) Cristal photonique gyromagnétique magnétisé composé. Crédit :Science opto-électronique (2022). DOI :10.29026/oes.2022.220001

    Isolateurs topologiques, dont les états volumineux sont interdits tandis que les états de surface/bord sont conducteurs et topologiquement protégés. Les progrès récents dans les états de bord topologiquement protégés ont attiré une attention croissante dans la communauté de l'optique et de la photonique. En 2008, Raghu et Haldane ont d'abord prédit théoriquement qu'un état de bord unidirectionnel chiral protégé topologiquement peut être créé par analogie avec l'effet Hall quantique entier dans un système de gaz d'électrons bidimensionnel, où les états de bord unidirectionnels se propagent le long de l'opposé. directions à deux bords parallèles d'un cristal photonique gyromagnétique [Phys. Rév. Lett. 100, 013904 (2008)].

    En 2020, le groupe de recherche du professeur Zhi-Yuan Li de l'Université de technologie de Chine du Sud a théoriquement proposé un autre cas intrigant où les états de bord unidirectionnels à deux bords de zigzag parallèles opposés peuvent se propager dans la même direction, et ils sont appelés antichiraux. états de bord -way [Phys. Rév. B 101, 214102 (2020)]. À ce jour, les états de bord unidirectionnels antichiraux ont été étudiés dans divers systèmes fermioniques et bosoniques; cependant, de nombreuses études se sont concentrées uniquement sur la démonstration de la propriété de transport unidirectionnel antichiraux, et peu d'entre elles abordent les propriétés uniques des systèmes topologiques antichiraux et des nouvelles applications.

    Une nouvelle science opto-électronique Une étude rapporte la construction et l'observation d'une séparation topologique du faisceau avec un rapport droite-gauche facilement réglable dans un cristal photonique gyromagnétique antichiral. Le répartiteur est compact et configurable, a une efficacité de transmission élevée, permet une utilisation multicanal, est à l'épreuve de la diaphonie et est robuste contre les défauts et les obstacles. Cette performance est attribuée à la propriété particulière selon laquelle les états de bord unidirectionnels antichiraux n'existent qu'au bord du zigzag mais pas au bord du fauteuil du cristal photonique gyromagnétique antichiral. Lorsqu'ils combinent deux cristaux photoniques gyromagnétiques antichiraux rectangulaires contenant respectivement des états de bord unidirectionnels antichiraux se propageant à gauche et à droite, des états de bord unidirectionnels rayonnant de manière bidirectionnelle sur deux bords en zigzag parallèles peuvent être obtenus. Enfin, les chercheurs ont conçu une séparation topologique du faisceau avec un rapport de séparation configurable qui peut être facilement ajusté en modifiant simplement la condition d'excitation de la source. Ces observations peuvent enrichir la compréhension de la physique fondamentale et élargir les applications photoniques topologiques.

    Fig. 2. Cristal photonique gyromagnétique antichiral composé supportant des états de bord unidirectionnels à rayonnement bidirectionnel. (a) Un regard clair sur l'échantillon fabriqué avec les couches de revêtement supérieures retirées. (b-c) Résultats de simulation sans et avec obstacles métalliques (cylindres jaunes) respectivement. Données de transmission non traitées mesurées sur quatre canaux de guide d'ondes unidirectionnels (d-g) sans et (h-k) avec obstacles métalliques. Crédit :Science opto-électronique (2022). DOI :10.29026/oes.2022.220001

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