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我院董建文教授研究組在二階拓撲光子晶體研究取得重要進展

? ? ? ? 中山大学物理学院/光电材料与技术国家重点实验室董建文教授研究团队提出了二阶拓扑光子晶体平板,并实现了拓扑保护拐角模式的微波近场测量。该工作以“Direct observation of corner states in second-order topological photonic crystal slabs”为题,于2019年6月14日在线发表在《Physical Review Letters》。

? ? ? ? 光子晶体平板是实现诸如负折射、慢光、激射等新型光场调控的重要平台。高深径比的要求增加了介质柱光子晶体结构样品制备的难度。该结构中的类横电和类横磁模式串扰问题也给实验测量带来难度。

? ? ? ? 受湖面成倒影这一生活现象的启发,中山大学物理学院董建文教授研究团队设计了以完美电导体作为衬底的新型光子晶体平板结构,完美电导体的引入不仅通过加倍介质柱的等效高度来降低实验样品制备难度,还通过抑制类横电模式来消除模式串扰对实验测量的影响,巧妙地克服了上述难题。

? ? ? ? 基于这一新型光子晶体平板结构,研究团队完成了零维拐角模式的实验验证。零维拐角模式是二阶拓扑光子晶体与拓扑平庸光子晶体形成拐角时支持的本征模式,其中由偶极极化的一维边界态构建的零维拐角模式因其实验难度大还仍未被实验证实。团队利用高精度微波近场扫描平台对该零维拐角模式进行了直接成像,实验测量结果与数值模拟结果高度吻合,提供了强有力的实验证据。零维拐角模式为诸如高品质因子腔模等新型光场调控提供了设计新思路,同时在增强光学非线性效应、片上激光光源和光学传感等方面也具有潜在的应用前景。

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? ? ? ? 该工作由董建文教授研究团队独立完成(中山大学为唯一署名单位),第一作者是陈晓东副教授,博士生邓伟民和石福隆是共同第一作者。该工作得到教育部青年长江、国家优青基金项目、国家自然科学基金青年基金、广东省自然科学基金、广州市科技计划项目,以及光电材料与技术国家重点实验室和物理学院的大力支持。

? ? ? ? 文章链接:

? ? ? ??https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.233902