拓扑绝缘体和拓扑半金属等是凝聚态物理中非常热门的研究方向,其许多新奇的性质,包括单向传输,手征反常等,并在实际应用中具有很好的前景。最近,拓扑的概念也被引入到光子体系,来实现许多新奇的光学现象,例如光学量子霍尔效应,光学量子自旋霍尔效应,光学量子谷效应等。此外,光学拓扑半金属等也陆续在理论和实验中被发现。本论文的研究工作基于一维光子晶体体系,来探索其拓扑量以及界面态等性质。
主要内容包括以下几个方面:1、介绍了光学体系中的拓扑量,包括一维体系中的Zak相位,二维体系中的拓扑绝缘体(包括拓扑Chern绝缘体,拓扑Z2绝缘体,拓扑晶体绝缘体),以及三维体系中的”拓扑半金属”(包括Dirac半金属,Weyl半金属和Nodal Line半金属)。由拓扑量所保护的界面态具有许多新奇的性质,使得其具有广泛的应用前景。2、从理论方面利用转移矩阵推导了 一维光子晶体的散方程以及本征函数。通过建立体块-边界联系,将一维光子晶体体块的Zak相位与其表面反射相位联系在一起。食品标识管理规定
通过引入金属-光子晶体界面态,成功地实现了对一维光子晶体的拓扑量的测量。引入超构表面-光子晶体复合结构之后,可以对其界面态进行多维度调控。3、研究一维光子晶体在三维广
建议献血数据全国联网马车夫之歌义空间中的拓扑性质。通过引入光子晶体几何结构的两个维度,结合其布洛赫动量维度构造了三维广义空间,并观测到Weyl点。螺杆启闭机
技术创新管理美国阳光地带受Weyl点的保护,光子晶体在参数空间的反射相位形成涡旋,其“拓扑电荷”与Weyl点相同。由于相位涡旋的存在,使得界面态的存在十分稳定。即无论反射衬底的性质,均可以在参数空间构造出界面态。4、研究了一维光子晶体在四维空间的拓扑性质。
由于人造维度不受实空间的约束,因此可以引入三个几何参数,结合布洛赫动量维度构造四维广义空间。在该空间中,可以观测到光子晶体的拓扑相变。而相变点对应的散具有类似Nodal Line半金属的性质。通过理论计算,可以证明在Nodal line散条件下可以实现光子晶体的完美透射。
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