具有任意伪自旋态的双带Valley-Hall拓扑光子晶体的逆向设计

《Advanced Optical Materials》：Inverse Design of Dual-Band Valley-Hall Topological Photonic Crystals With Arbitrary Pseudospin States

valley光子晶体通过拓扑kink态实现单向、抗反射光传播，采用频域分析逆设计框架，基于带边横向自旋角动量构建目标函数优化拓扑性质，数值验证显示可设计出双频段波导实现频率依赖光路由，为拓扑光子学提供新方法。

　　

摘要

山谷光子晶体（VPCs）具有拓扑性奇异态，能够实现稳定、单向且抗背散射的光传输。VPCs的设计通常基于与表现出量子山谷霍尔效应的凝聚态拓扑绝缘体的类比；通常采用试错方法来调整光子带结构及其拓扑特性，这些特性由局部贝里曲率来表征。本文提出了一种基于频域分析的逆向设计框架，用于具有任意伪自旋态的VPCs。具体而言，利用带边的横向自旋角动量（TSAM）来构建目标函数，以实现所需的拓扑特性。数值实验表明，所提出的设计方法能够成功制备出具有双带特性的光子晶体波导，从而实现频率依赖的光路由。因此，伪自旋工程方法为设计拓扑光子波导提供了一种成本效益高的替代方案，提供了新的功能。

图形摘要

本研究提出了一种具有任意伪自旋态的山谷光子晶体的逆向设计框架。通过利用带边的横向自旋角动量来构建逆向设计问题，以实现所需的拓扑特性。数值实验表明，采用该方法设计的光子晶体波导具有双带特性，能够实现频率依赖的稳定光路由。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。