二维介电光子晶体中的赝自旋态与拓扑相变

• 作者: 李妍 王彦兰
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 光子晶体 能带翻转 拓扑相变 赝自旋
• 年，卷（期）: 2020,（9）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 181-190
• 页数: 10页
• 字数: 7950字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20191962

摘要

基于背散射抑制且对缺陷免疫的传输性质,光子拓扑绝缘体为电磁传输调控提供了一种新颖的思路.类比电子体系中的量子自旋霍尔效应,本文设计出一种简单的二维介电光子晶体,以实现自旋依赖的光子拓扑边界态.该光子晶体是正三角环形硅柱子在空气中排列而成的蜂窝结构.将硅柱子绕各自中心旋转60°,可实现二重简并的偶极子态和四极子态之间的能带翻转.这两对二重简并态的平均能流密度围绕原胞中心的手性可充当赝自旋自由度,其点群对称性可用来构建赝时间反演对称.根据k·p微扰理论,给出了布里渊区中心附近的有效哈密顿量以及对应的自旋陈数,由此证实能带翻转的实质是拓扑相变.数值计算结果揭示,在拓扑非平庸和平庸的光子晶体分界面上可实现单向传输且对弯曲、空穴等缺陷免疫的拓扑边界态.本文中的光子晶体只由电介质材料组成并且晶格结构简单,实现拓扑相变时无需改变柱子的填充率或位置,只需转动一个角度.因此,这种结构在拓扑边界态的应用中更为有效.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王彦兰	曲阜师范大学物理工程学院	1	0	0.0	0.0
2	李妍	曲阜师范大学物理工程学院	2	3	1.0	1.0