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2017-06-02

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超级蜂巢光晶格:平带与狄拉克锥共舞的新方案

2017-06-02 张贻齐 AdvancedScienceNews

 

光晶格能够有效调控光束传播,可应用于磁学、动力学及量子学等领域。近十年来,人们对光晶格的性质进行了大量研究,其中蜂巢晶格、Lieb光晶格由于其特殊的狄拉克点及平带结构等特质吸引了广泛关注。

由于狄拉克点附近的色散是线性的,因此激发了狄拉克锥布洛赫模式的光束在传播过程中会发生锥形衍射。而平带是一种非色散能带,对应完全简并的本征态,因此激发了平带模式的光束在传播过程中会被强局域,并不会发生衍射。因而在众多光晶格材料中,拥有平带能级的晶格如Lieb与kagome光晶格等常被用于解决强相关、光与物质相互作用、无损耗光信息、光局域以及图像的无形变传输等问题。

近日,西安交通大学张彦鹏教授及张贻齐副教授带领团队通过在蜂巢晶格每相邻两格点之间插入一个新格点构成超级蜂巢光晶格,将光束的传播特性与介质的拓扑特性相结合,不仅发现该光晶格的能级结构是蜂巢光晶格和Lieb光晶格的结合体,而且得到了基于玻色子和费米子赝自旋的光涡旋。与传统的蜂巢光晶格与Lieb光晶格相比,超级蜂巢光晶格结合了二者的优势,表现出如下良好的传播特性:(1) 该光晶格的5能级结构关于平带对称,因此激发了平带的输入光在传播过程中会发生强局域现象,相位与能量分布均不发生变化;(2) 当输入光携带合适的相位分别激发位于该光晶格能带结构中位于第一布里渊区中心与边界处的狄拉克锥处的布洛赫模式时,可在同一系统中观测到玻色子与费米子系统对应的狄拉克锥的锥形衍射;(3)依据狄拉克锥点处赝自旋矩阵的本征态构造输入光,选择性地激发子晶格,可获得基于1/2与整数赝自旋产生的调制光涡旋。

在超级蜂巢光晶格中光束表现出的一系列新颖结论为光捕获、高阶赝自旋、光涡旋、光学拓扑结构等其他前沿的光学现象的深入研究提供了更大的平台,有可能给物理研究带来更多新的思路。相关文章被发表在Annalen der Physik (DOI:10.1002/andp.201600258)上,并被Advanced Science News高度评价

                           

           

相关文章被发表在Annalen der Physik (DOI:10.1002/andp.201600258)上

 

作者:Hua Zhong, Yiqi Zhang*, YiZhu, Da Zhang, Changbiao Li, Yanpeng Zhang, Fuli Li, Milivoj R. Belić, Min Xiao

原文链接如下,或者点击下方阅读原文

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.201600258/full

 

 

 

 

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