通过混合光子系统在动量空间中对极化奇点的动态控制

《Laser & Photonics Reviews》：Dynamic Control of Polarization Singularities in Momentum Space by a Hybrid Photonic System

极化奇点动态控制研究提出了一种混合光子系统，通过调整完美电导体层与光子晶体 slab 的垂直间距，无需改变光子晶体结构或材料，即可实现动量空间极化奇点的动态调控，包括生成消除非对称束缚态、对称性保护极点的电荷倒置及拓扑相变、C点恢复等，为可重构光子器件开发新途径。

　　

摘要

动态控制极化奇点，包括连续介质中的束缚态（BICs）和圆偏振点（C点），为工程化远场极化纹理和手性光-物质相互作用提供了巨大潜力。然而，对这些奇点的动态操控通常需要可重构结构或可调谐材料，这对实际应用构成了重大挑战。在这里，我们提出了一种混合光子系统（HPS），该系统由光子晶体（PhC）薄片和完美电导体（PEC）层组成。通过简单调整PEC与PhC薄片之间的垂直距离，可以在不改变PhC薄片的几何形状或材料成分的情况下，动态操控动量空间中的极化奇点。具体而言，这种机制能够实现对奇点轨迹的稳健操控，包括生成和湮灭位于高对称性线之外的普通BICs（GBICs）；对称性保护的BIC（SPBIC）的电荷反转以及伴随拓扑相变的带跃迁；即使在平面内反演（C₂）对称性破坏的情况下，也能从一对点中恢复BIC。这种在动量空间中对极化奇点的动态控制提供了一种多功能且耐制造的方案，为制造后的动量空间奇点操控铺平了道路，为手性光学、拓扑光子学和动态光束整形等应用奠定了基础。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理请求后获取。