用于辐射可及鲁棒传输的拓扑谷连续谱准束缚态

《Nature Communications》：Topological valley quasi-bound states in the continuum for radiatively accessible robust transport

　　

摘要

拓扑谷光子学能够实现抗背散射的片上光传输，但谷边缘态通常位于光锥之外，无法直接从自由空间激发。现有的具有辐射功能的设备主要通过强泄漏模实现片上至自由空间的发射，其中增强的辐射耦合会损害传输性能。因此，在保持低损耗拓扑传输的同时实现自由空间至片上的激发仍然是一个挑战。在此，我们实验演示了太赫兹谷光子晶体中的拓扑谷连续谱中的准束缚态（QBICs）。通过引入几何调制和布里渊区折叠，谷边缘态被折叠进光锥内，并转化为具有可控辐射耦合的拓扑谷 QBICs，同时保持稳健的谷传输。利用时域太赫兹近场成像，我们直接可视化了它们的传输，并展示了可调传播长度以及通过急弯的稳健传输。我们进一步基于分束器和结点架构实现了片上路由功能，展示了自由空间至片上的激发及随后的信号处理。我们的工作确立了拓扑谷 QBICs 作为连接自由空间辐射与低损耗拓扑传输的平台，为集成太赫兹器件开辟了新的机遇。