《光學體系中幾何相位誘導的界面態的研究》是依託華南理工大學，由黃學勤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光學體系中幾何相位誘導的界面態的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃學勤
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電子拓撲態的興起，使得人們可以利用體能帶的幾何相位來研究拓撲態的存在性。受到電子拓撲態的啟發，對不受雜質和無序影響的光學拓撲態的研究引起了廣泛的關注。體系的界面態可以分為拓撲態和非拓撲態。體能帶的幾何相位同樣可以用來研究非拓撲的界面態。這就拓展了體能帶幾何相位與界面態的對應關係。發現新型的拓撲態，揭示非拓撲界面態的新物理機理是本項目的研究重點。本項目擬採用解析、數值仿真的方法，開展光學體系中由幾何相位誘導的界面態的研究。研究內容包括：（1）研究高頻時光子晶體的非拓撲界面態，通過研究高頻引起的高階衍射對表面阻抗的影響，揭示表面阻抗與體能帶幾何相位之間的新對應關係；（2）利用三維體系的空間對稱性，探索新型的拓撲與非拓撲界面態；（3）利用局域幾何相位的概念來研究準晶，發現新的界面態物理機理。本項目的實施，將對界面態的物理機理有新的認識，對推動低損耗高性能的光通信器件的設計具有實際的套用價值。
結題摘要
伴隨著電子體系和經典波體系中狄拉克點和外爾點的實驗驗證，經典波中由幾何相位導致的拓撲態的研究引起人們的廣泛興趣。根據能帶拓撲交點的維度，三維拓撲半金屬可以分為點拓撲半金屬和線拓撲半金屬。點拓撲半金屬是指其能帶結構中能帶相交於一點。典型的點拓撲半金屬包括狄拉克半金屬、外爾半金屬。除了點拓撲半金屬，線拓撲半金屬則是指其能帶結構中能帶相交於一條線，根據能帶構型的不同，如：環狀線接觸、鏈狀線接觸和嵌套的環狀線接觸，線拓撲半金屬還可以分成不同的種類。谷態是指處在色散關係極值位置的模態。由於不同的谷態可以作為一個新的自由度來調控波的傳播行為，因此，無論在凝聚態體系還是人工周期結構體系中，谷態的研究正引起越來越多的關注。鑒於經典波體系具有巨觀的實際結構，加工和測量都比較容易，這為研究並發現新型的拓撲態提供了一個良好的平台，同時，經典波中拓撲態的研究存在諸多空白與不足。 本項目主要研究內容包括：(a)通過打破空間反演不變性，實驗驗證聲學外爾點的存在，及其連線不同手征性外爾點的費米弧和表面態的抗散射傳輸；(b)拓展了三角和蜂窩晶格中谷拓撲材料的概念，實現正方晶格中的聲學谷拓撲材料，發現谷拓撲界面態的有趣傳播行為，如：負折射和分流現象；(c)實現彈性波中谷拓撲邊緣態，觀測彈性波谷拓撲界面態的抗散射傳輸，實現界面態按不同比例分配能量的分流器；(d)通過對稱性的設計，實現拓撲線聲子晶體，實驗證實鼓膜色散的表面態，驗證了表面態抗干擾輸運。 在項目的資助下，項目負責人2018年8月參加了8th International Multidisciplinary Conference on Optofluidics (IMCO 2018)國際會議，並作邀請報告；2019年6月參加了Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS)國際會議，並作邀請報告。取得的研究成果如下：以共同第一作者在Nature Physics上發表論文1篇，以第二、三、四、五作者在Nature Materials、Physical Review Applied、Nature Communications、Optics Letters和Acta Physica Sinica上發表論文各1篇。
