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亚博2021最新版网址-北大极端光学创新研究团队在拓扑光子学相关研究中取得重要进展

作者:亚博2021最新版网址 发布时间:2021-09-12

北京年夜学物理学院、人工微布局和介不雅物理国度重点尝试室极端光学立异研究团队古英传授和龚旗煌传授等在腔量子电动力学和拓扑光子学的交叉研究中获得主要进展:提出了拓扑庇护下的鸿沟态主导的模式耦合机制,在此根本上发现了腔量子电动力学弱耦合系统在拓扑光子晶体中的珀塞尔加强的接收削减效应,并实现了高光子搜集效力。相干研究功效颁发在物理学权势巨子期刊《物理评论快报》上。[“AbsorptionReductionofLargePurcellEnhancementEnabledbyTopologicalState-LedModeCoupling,PhysicalReviewLetters,126,023901(2021)DOI:10.1103/PhysRevLett.126.023901]。

拓扑光子晶体的拓扑态具有光子无散射传布和免疫缺点的拓扑庇护特点,被愈来愈多地应用在微纳光子学和量子光学器件上,成为主要的光学新兴范畴。微纳标准的单光子源是片上量子信息处置的主要部门,操纵微纳光子器件布局的局域场加强来改良单光子自觉辐射是实现单光子源的要害道理,但没法避免散射和接收酿成的消耗,且在传输中单光子搜集效力不高。研究团队起首提出了由拓扑态主导的模式耦合的道理,经由过程精心设计光学模式,将金属纳腔置在一维拓扑光子晶体中(图1(a)),经由过程拓扑态主导模式耦合的机制(图1(b)),实现了超年夜的珀塞尔加强,并获得了珀塞尔加强的接收削减效应(图1(c,d))。同时,经由过程操纵拓扑鸿沟态作为光子传输通道,使得非接收消耗的光子几近全数被搜集的高光子搜集效力(图1(d)),最年夜光子搜集率到达了79.5%。这类拓扑态主导模式耦合机制和响应的接收削减效应,可以拓展到更高维度的光子布局上,对今后的拓扑光子晶体和微纳标准腔量子电动力学的研究发生主要影响。同时,无散射的年夜珀塞尔加强可以利用在片上量子光源的制备上。

图1(a)嵌入金属纳腔的一维拓扑光子晶体示意图;(b)拓扑态主导的模式耦合机制示意图;(c)无拓扑光子晶体情况的金属纳腔中珀塞尔加强;(d)拓扑庇护下的金属纳腔的珀塞尔加强。

北京年夜学博士生钱祉源是文章第一作者,本科生李智超是第二作者,古英传授为通信作者。中山年夜学董建文传授介入合作研究。研究工作获得了国度重点研发打算、国度天然科学基金委卓异青年基金、量子物资科学协同立异中间、极端光学协同立异中间、纳光电子前沿科学中间、广东省重点研发打算等的撑持。

相干链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.023901