Credito:Tianji Liu et al.
La fotonica topologica è un'area emergente che offre opportunità senza precedenti per il controllo del flusso di luce nei circuiti integrati fotonici. Con l'introduzione di fasi topologiche non banali, una strada a senso unico per la luce è fattibile nei cristalli fotonici (PhC) e in altre piattaforme. Come una corsia di circolazione a senso unico strettamente regolamentata, la luce non può essere riflessa in queste strutture esotiche.
Tuttavia, tale trasporto unidirezionale della luce alle lunghezze d'onda del visibile e del vicino infrarosso potrebbe non essere robusto contro forti difetti di fabbricazione a causa di una protezione topologica insufficiente. Inoltre, il confinamento della modalità scadente e la larghezza di banda limitata ostacolano il futuro sviluppo di circuiti integrati fotonici topologici ad alta densità.
Per risolvere questi problemi, in un recente studio pubblicato su ACS Photonics , Liu Tianji del Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) dell'Accademia cinese delle scienze, in collaborazione con Satoshi Iwamoto dell'Università di Tokyo e Yasutomo Ota dell'Università di Keio, hanno dimostrato numericamente l'ampliamento di oltre 1.000 volte della topologia gap di banda nei PhC magneto-ottici (MO) epsilon-near-zero (ENZ) rispetto ai risultati riportati in precedenza.
Il MO-PhC bidimensionale proposto è composto da prismi MO triangolari con un reticolo a nido d'ape incorporato in una lastra di silicio. Con un campo magnetico applicato, proprietà topologiche non banali vengono impartite ai gap di banda fotonici di apertura. In generale, la dimensione del gap topologico è estremamente piccola alle lunghezze d'onda del visibile e del vicino infrarosso, a causa delle risposte molto deboli nei materiali MO presenti in natura.
Al contrario, le risposte MO possono essere migliorate riducendo gli elementi costanti di permittività diagonale dei materiali MO con l'aiuto di metamateriali artificiali. Come caso estremo, i MO-PhC con elementi di permittività diagonale ENZ portano a un grande ampliamento delle dimensioni del gap topologico.
È stata costruita una strada a senso unico per la luce con la combinazione di due ENZ-MO-PhC con magnetizzazione opposta. Il trasporto immunitario unidirezionale e di retrodiffusione della luce è stato ottenuto numericamente all'interfaccia tra due PhC. E le prestazioni di trasporto sono rimaste invariate anche con difetti di grandi dimensioni e curve strette. + Esplora ulteriormente
