拓扑光子学。

把这些概念翻译进光子学,我们设计的光学结构会让能带继承同样的拓扑不变量。在合适的极限下,我们用光搭起来的晶格,就是蝴蝶图所对应的那个晶格。

最具代表性的标志是手性边缘模式 —— 光只沿一个方向沿边界传播,从不向后散射地携带信息。

把一个光子注入拓扑光子晶格的边缘。无论从哪儿放入,它都只沿着边界、朝一个方向运动。体内一片漆黑;所有的活,都由边缘完成。

关键所在

现在把晶格弄坏一点。从边缘上拿掉一个位点。在普通系统里,这是一个缺陷 —— 一个让光散射、被困、漏走的地方。

在一个拓扑系统里,边缘模式自动重新选路。它找到新的边界,绕过缺口,继续它单方向的旅程。能带结构的拓扑禁止了向后散射 —— 芯片可以做得粗糙,物理依然正确。

光子晶格 —— 耦合微环阵列排成二维网格。

为什么让我着迷

拓扑光子学的承诺是:芯片的几何结构,能完成过去需要极致制造精度才能完成的工作。如果一个器件能正常工作,靠的是它的形状,而不是各个部件的完美程度 —— 那么我们就能规模化地造光子系统。这正是这个领域所打开的一扇门。