《光子晶體中拓撲引致的界面態和邊緣態的研究》是依託蘇州大學，由杭志宏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光子晶體中拓撲引致的界面態和邊緣態的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：杭志宏
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
拓撲光子絕緣體是目前光學研究的熱點。通過尋找拓撲絕緣體的光學類比，已經實現了光的量子霍爾效應和自旋量子霍爾效應。拓撲引致的光的界面態和邊緣態，不會受傳播路徑上雜質的影響，具有廣泛的套用前景。而能帶具有拓撲特性的光子晶體是其中的重要組成部分，但目前的理論框架和實驗手段方面仍有很多的空白。本項目擬開展對光子晶體中拓撲引致的界面態和邊緣態的研究，包括：（1）發展光子晶體能帶拓撲性質以及其界面態/邊緣態存在條件的新理論；（2）微波實驗實現拓撲保護的光子晶體界面態/邊緣態並測量其傳播特性；（3）打造與緊束縛近似有一一對應關係的凝聚態理論光子晶體類比實驗平台。我們希望通過理論分析，數值模擬和微波實驗等多方面研究，利用拓撲絕緣體理論和光學理論及實驗的交叉，構建新型的拓撲保護的光學界面態/邊緣態，推動新型光通信器件的發展；並利用光子晶體的類比實驗平台，驗證拓撲絕緣體的凝聚態理論。
結題摘要
拓撲光子絕緣體是目前光學研究的熱點。拓撲引致的光的界面態和邊緣態，不會受傳播路徑上雜質的影響，具有廣泛的套用前景。受國家自然科學基金的支持，本項目通過理論分析，數值模擬和微波實驗等多方面研究，系統的研究了光子晶體體能帶的拓撲性質，並用包括Zak相位，谷陳數及贗自旋陳數等在內多個拓撲不變數加以標記。在具有體反轉能帶性質的光子晶體的界面上，實現了一系列拓撲光子晶體界面態：包括3種體Zak相位反轉的確定性界面態；構建了光學贗自旋並和電子Kramers對進行類比，在光子晶體平台實現了光學量子自旋霍爾效應；實現谷自旋光學單向傳輸。我們的微波實驗，實現了拓撲保護的光子晶體界面態，並測量其局域特性乃至傳播特性。同時，利用光子晶體能帶的調控，實現了包括超透明材料，超薄透射隱身器件等多項重要工作。我們相信，利用拓撲絕緣體理論和光學理論及實驗的交叉，構建新型的拓撲保護的光學界面態/邊緣態，推動新型光通信器件的發展。
