拓扑缺陷和无序相互抵消。直觉上，无序被认为是有害的，需要在传统拓扑光子学中努力减轻其影响6-9 。我们提出了一种反直觉的方法，利用实动量拓扑光子晶体，利用实空间无序产生 Pancharatnam-Berry 相，而不破坏连续体中束缚态产生的动量空间奇异性。这种方法允许平面光学设备在真实空间中编码空间信息，甚至额外的拓扑电荷，同时在动量空间中保留连续体中束缚态的拓扑结构，并进行固有排列。在这里，作为概念验证，我们展示了同时独立生成实空间宽带漩涡或全息图像，以及具有窄带宽的共振动量空间漩涡束，这是传统方法无法实现的。这种工程无序性有助于实现巨大的内在自由，而不会增加额外维度或影响光学平整度。我们的实动量二重性发现不仅为拓扑光子学中的无序工程奠定了基础，还为光波前整形、加密和通信开辟了新途径。内容一：元a,无序辅助实动量拓扑 PhC 示意图。图中显示的是实空间涡旋（或全息图）和动量空间涡旋，反映了实动量二元性。b, 对称缺口诱导的各向异性纳米棒，通过 0-180° 的面内旋转，具有全 2π 范围的 PB 相。由于这种旋转会打破离散的空间平移对称性，因此实空间 PB 相位是动量拓扑结构的紊乱。旋转纳米棒的空间 PB 相位调制叠加在单一拓扑 PhC 中未受扰动的非三维动量空间奇点上。 d, 拓扑光子学的里程碑。以前的工作主要集中在非三维拓扑或空间无序上。我们的工作是利用空间周期性断裂的实空间无序作为额外的拓扑电荷或信息载体，同时保留动量拓扑结构。j 是 PB 相位，ω 是角频率，kx 和 ky 是倒易晶格向量。内容二：a, λ = 550 nm 附近交叉偏振的归一化透射振幅（上）和 PB 相位（下）随缺口深度和旋转角度的变化 b, 缺口深度为 60 nm 时的 PB 相位和相应振幅随旋转角度的变化 c,d, 数值预测的实空间全息图（c）和电荷量 Qreal = 6 的涡旋（d）。创新点与文章结论在应用方面，无序 PhC 除了平面度之外没有任何要求，也不需要额外的空间性，因此它们与传统的制造工艺兼容，并能在实空间和动量空间固有地对准激发。我们的方法可能会丰富同时存在的拓扑概念，并有益于全息增强现实显示、动量金属透镜、光学加密和利用平面光学产生结构光等令人兴奋的应用。启发学习 复现此篇文献，来学习并明白该文章为什么可以bic和pb位相同时存在，并未破坏bic的模式，，彻底明白光子晶体和bic之间的机制，和周期的关系。
文献来源: Nature.https://doi.org/10.1038/s41586-025-08632-9
作者：Haoye Qin1,2,7, Zengping Su1,3,7, Zhe Zhang2,7, Wenjing Lv1,3, Zijin Yang1,3, Weijin Chen4 , Xinyue Gao1 , Heng Wei4 , Yuzhi Shi5 , Bo Li1,6, Ji Zhou3 , Romain Fleury2 ✉, Cheng-Wei Qiu4 ✉ & Qinghua Song
发表日期: 2025.2.26
报告人：刘高敬
