《電磁體系中幾何位相及拓撲性質的研究》是依託重慶大學，由韓德專擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電磁體系中幾何位相及拓撲性質的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：韓德專
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
最近，電磁系統中的拓撲性質受到了國際學術界的廣泛關注。量子霍爾效應邊緣態、拓撲絕緣體等諸多電子系統中的概念都被引入電磁系統，形成了“拓撲光子學”。電磁系統中的拓撲相比電子系統有其獨特之處。例如，最新研究發現一維光子晶體能帶的幾何位相（Zak位相）與阻抗有嚴格的關係。Zak位相與拓撲相變有很微妙的聯繫。一般來說，拓撲相變發生在參數空間偶然簡併點處。在石墨烯周期陣列中，我們發現了等離激元和普通光學模式的偶然簡併。但是，如何把它和Zak位相聯繫起來，還有很多重要的問題亟需解決。本項目擬從低維結構出發，研究其中的幾何位相及伴隨的拓撲性質。進一步在長波極限和非局域介電函式近似下，引入手性或有特殊磁電效應的材料，系統研究偶然簡併和貝利位相的行為。我們將同時開展實驗，研究人工表面等離激元中幾何位相和拓撲元激發的性質。這些工作將為電磁系統中固有的拓撲性質的研究及套用開拓新的思路。
結題摘要
電磁和光學系統中的拓撲性質近幾年受到了國際學術界的廣泛關注，形成了“拓撲光子學”這一分支。電磁系統中的拓撲性質相比電子系統有其獨特之處。針對電磁體系的特點，在本項目支持下，根據計畫我們開展了四個方面的工作：(1) 在二維人工表面等離激元體系中，我們結合光子晶體和人工表面等離激元的特性，在國際上首次觀測到了微波系統中的“能谷”偏振的拓撲邊界態。這種“能谷”偏振和傳播方向鎖定，因此界面態的傳播具有單向性。該文章發表於Nat. Commun. 8: 1304 (2017)，兩年來該工作已被他引62次，被選為SCI高被引論文。(2) 在一維周期人工表面等離激元體系中，我們利用掃場方法研究了該體系拓撲界面態的場分布、局域長度和帶隙的關係等等。該文發表於Opt. Lett. 41(16): 3698 (2016)，並被選為Editors' Pick。(3) 在一維周期性石墨烯陣列中，我們系統研究了Zak位相的隨著波矢平行分量的演化性質，發現了在光子模式和表面等離激元模式的偶然簡併點處，Zak位相會發生一個\pi的跳變。我們對由此導致的拓撲界面態的存在條件進行了分類。該文章發表於J. Opt. 19 06LT02 (2017)，並被選為Paper of the Week。(4) 我們對光子晶體中反對稱模式的研究，導致新的研究方向——連續譜中的束縛態的開展。我們近來在平板光子晶體和周期性的表面等離激元體系都開展了連續譜中的束縛態的工作，取得較好的成果，發表論文Phys. Rev. B Rapid Commun. 98. 081405 (2018)和Phys. Rev. A 100. 023810 (2019).
