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首页>> news>> 2024年11月组内文献阅读汇报



连续统中的光学摩尔纹束缚态


连续统中的束缚态(BICs)由Neumann和Wigner在电子系统提出,是能量位于辐射模连续统中的局域态,在经典波系统中经人工结构设计被广泛观察。光子BICs能实现超高q因子的光学共振模式,光子晶体板中的BICs可产生涡旋光束和手性光,但在实际应用中存在如Bloch波段大色散效应、准BIC的Q因子快速衰减等挑战,固定频率广角照明时会约束其性能。摩尔平带特征模的Q因子随k向量在Γ点远离准BIC显著衰减,这促使人们思考构建moirBICs及探究新特性。 研究内容包括理论上证明通过调制多个拓扑电荷与辐射通道对齐,在1D PhC板构建摩尔平坦带BIC;并基于理论制作1D摩尔光子晶体板,观察到远离摩尔BICs的Bloch模式高Q共振和Q因子缓慢下降。创新点一是提出1D PhC板摩尔平带BIC的首个理论设计,精确调制远场拓扑电荷位置消除布里渊区中心摩尔平带本征模辐射损失与衍射通道电磁波泄漏;二是摩尔结构因带折叠和多个远场拓扑电荷作用,Q因子衰减比传统Bloch带慢,大k向量处Q因子有振荡行为。 文章结论为提出1D PhC板摩尔平带BIC理论设计并通过实验验证可行性。启发在于从抑制辐射通道出发设计摩尔平带BIC,设计方法和实验验证提供平带范例并阐明BIC与平带关系。可以为宽波段光电探测提供新的途径。



**文献来源**Nat Commun 15, 9080 (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-53433-9; **作者**Haoyu Qin, Shaohu Chen, Weixuan Zhang, Huizhen Zhang, Ruhao Pan, Junjie Li, Lei Shi, Jian Zi & Xiangdong Zhang



报告人:罗猜


一维晶格拓扑边缘态中的激光发射


本研究探讨了在具有不同拓扑不变量的材料边界处出现的拓扑边缘态,这些边缘态提供了创建受拓扑保护的局域光子模式的有效方法。主要困难在于在具有光学增益的介质中实现拓扑晶格。本文报道了耦合半导体圆柱一维晶格拓扑边缘态的激光,通过耦合限制在圆柱Z字形链中的极化子模式实现了SSH模型的轨道模式。在非共振光泵浦下,增益发生在链边缘的拓扑状态中,利用极化子相互作用证明了激光作用对光诱导晶格变形的拓扑鲁棒性。 研究内容包括通过SSH轨道模型原理介绍并进行线性状态下的轨道状态动量和实空间的成像,以及介绍拓扑状态下的激光器和相应的鲁棒性保护特点。创新点在于设计策略建立在一维链中利用Z字形结构,提供了拓扑结构中鲁棒光捕获的演示,并通过实验表现出非平凡态对局部性扰动的鲁棒保护性。 文章结论为通过一维拓扑链为在更复杂的几何模式下进行激光打开了道路,例如在不同缠绕链之间的定位的扭结模式。这项工作可以将结果扩展到二维晶格,在具有破时间反转对称性的系统中,具有任意几何形状的一维拓扑激光器。启发和收获包括学习了一维拓扑链表现原理及其自身具有的边缘鲁棒性特点。

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**文献来源**: Nature Photonics | VOL 11 | OCTOBER 2017 | 651–656 **作者**: P. St-Jean1*, V. Goblot1, E. Galopin1, A. Lemaître  1, T. Ozawa2, L. Le Gratiet1, I. Sagnes1, J. Bloch1 and A. Amo1



报告人:胡楠楠

可见光区域内可调谐的六方氮化硼拓扑光学延迟线


具有慢光特性的纳米光子器件应用广泛,光延迟线(ODL)可用于量子操作的光缓冲,量子光芯片对ODL有更高要求。传统ODL设计依赖增加光程不调谐群速度,尺寸大不适合片上集成。为解决紧凑集成与可见光高效传输问题,作者利用hBN构建谷拓扑光子晶体。通过比较边界状态,发现zig - zag边界适合做慢光波导;引入液晶可加电压主动调控工作波段;设计Z型和Ω型波导能增加光程且保持超紧凑,在645nm波长下可实现12ps延迟时间和高透射率。文章有两个创新点,一是液晶加电压调控,二是特殊波导设计的优势。虽然文章整体创新性有限,但融合谷拓扑边缘态、液晶调节、波导拼接等元素,应用价值高,为可见光波段可调谐拓扑光子器件带来新可能,为超紧凑型高性能可集成光延迟线设计提供有效方案。此外,还能从中学到Zig - zag和bread拼接在边界态的区别、能谷光子晶体自旋 - 能谷锁定效应降低损耗实现高透射率的原理,以及液晶调控边界态的手段。



**文献来源**:Chinese Optics Letters 22(5), 053602 (2024) **作者**: Hongming Fei (费宏明)1*,MinWu(武 敏)2, Han Lin (林 瀚)3**, Yibiao Yang (杨毅彪)4, and Liantuan Xiao (肖连团)1



报告人:付子怡

二硫化钼(MoS₂)层中的超强非线性光学过程和三角扭曲


非线性光学现象如谐波生成在全光信号处理、显微镜等领域有广泛应用,但其高阶过程因需多个光子而本征响应较弱。为探索二维材料中的非线性光学响应,特别是过渡金属二硫化物(TMDs),本文研究了单层二硫化钼(1L-MoS2)的高阶非线性多光子过程,发现其三次谐波(THG)比二次谐波(SHG)强30倍,四次谐波(FHG)与二次谐波相当,且谐波过程强烈依赖偏振方向。研究揭示,三角翘曲效应是导致1L-MoS2中超强非线性响应的原因,其三次谐波效率约为石墨烯的三倍。这一发现为基于层状材料的高效谐波生成铺平了道路,对显微镜、成像等应用具有重要意义,同时也为开发新的光学器件和应用提供了可能性。



Säynätjoki, Antti, et al. "Ultra-strong nonlinear optical processes and trigonal warping in MoS2 layers." Nature communications 8.1 (2017): 893.



报告人:常文瑶


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