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  • 中国科学技术协会
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  • 中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会
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  • 庄松林
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  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
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基于可配置质量项的拓扑超构表面光场调控
Light field manipulation in topological metasurfaces based on configurable mass term
投稿时间：2024-09-30  
DOI：10.3969/j.issn.1005-5630.202409300092
中文关键词:  拓扑光子学  光场调控  狄拉克质量项  拓扑保护边界态
英文关键词:topological photonics  light field manipulation  Dirac mass term  topologically protected edge states
基金项目:国家重点研发计划(2022YFA1404300，2023YFF0613700)；国家自然科学基金(12274181，11974417，12127805， 62135005，12325411，62288101，11774162)；中央高校基本科研业务费专项资金(020414380175)；瞬态光学与光子技术国家重点实验室开放基金(SKLST202218)
作者单位E-mail
侯佳浩 南京大学 物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093  
梁慧颖 南京大学 物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093  
王子衿 南京大学 物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093  
刘高杰 南京大学 物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093  
王漱明 南京大学 物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093 wangshuming@nju.edu.cn 
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中文摘要:
      拓扑光子学的发展为光场调控增添了丰富的手段，其中拓扑保护的边界态具有单向传输、不被缺陷和杂质散射的优良特性，在光学微操控、光通信、光计算等领域有巨大的研究和应用价值。具有狄拉克色散性质的拓扑超构表面是产生拓扑边界态的理想体系，其中狄拉克质量项决定了光子带隙宽度，然而对质量项调控机制的研究尚不完善。本文提出通过改变元胞结构参数从而改变胞内和胞间耦合强度的方式大幅度调节光子质量项，进而调控带隙和边界态的局域性质。质量项对拓扑边界态局域能力的调节范围广、灵敏性强，在多种拓扑超构表面中有出色的调控能力，在平面光子器件设计中有广泛应用潜力。
英文摘要:
      The development of topological photonics has introduced a wealth of methods for controlling light fields, with topologically protected edge states, offering exceptional properties such as unidirectional transport and immunity to defect and impurity scattering. These characteristics hold significant research and application potential in fields like optical micro-manipulation, optical communication, and optical computation. Topological metasurfaces with Dirac-like dispersion are ideal systems for generating topological edge states, where the Dirac mass term determines the width of the photonic bandgap. However, the mechanisms for controlling this mass term remain underexplored. In this work, we propose a method to extensively tune the photonic mass term by modulating the unit cell structural parameters, which alters both intra- and inter-cell coupling strengths, thereby enabling control over the bandgap and localization properties of edge states. The mass term exhibits a broad range and high sensitivity in manipulating the localization ability of topological edge states across several topological metasurfaces, demonstrating significant potential for applications in planar photonic device design.
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主管单位：中国科学技术协会 主办单位：中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会 主　　编：庄松林
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