华中科技大学Nature Nanotechnology奇异点 | 非厄米光子学
在非厄米系统中，奇异点Exceptional points，EPs可以产生了各种有趣的波动现象，在各种物理平台中，备受关注。近日，华中科技大学Aodong Li（一作）, 陈林Lin Chen等，新加坡国立大学（National University of Singapore）Heng Wei（一作）, 仇成伟Cheng-Wei Qiu等，美国 纽约大学（New York University）Michele Cotrufo（一作），Andrea Alù等，在Nature Nanotechnology上发表综述文章，在各种纳米尺度系统中，强调了奇异点EPs的最新基础进展，并概述了与奇异点EPs相关的理论进展，包括高阶奇异点EPs、体费米弧和外尔奇异环Weyl exceptional rings。与此同时，还深入研究了与奇异点EP相关的新兴技术，特别关注噪声对奇异点EPs附近传感的影响、基于奇异点EPs的非对称传输效率提高、非线性奇异点EP系统中的光隔离器，以及在拓扑光子学中实现奇异点EPs的新概念。还讨论了依赖于奇异点EP要的应用的约束和限制，以及关于在先进的纳米光子应用中，解决这些问题的有前途方法。Exceptional points and non-Hermitian photonics at the nanoscale. 在纳米尺度下，奇异点和非厄米光子学。
图1: 奇异点Exceptional points，EPs及其应用。
图2:在纳米光子系统中，宇称时间PT-对称性和奇异点EPs。
图3:几个奇异点EP传感器的示意图，及其因制造变化引起的性能下降。
图4:环绕奇异点EP及其应用。
图5:非线性非互易波传播。
图6:拓扑光子学和超表面应用中的非厄米性。拓扑超表面topological metasurface，是光子系统操控光的重要分支之一，也为实现拓扑光，以及研究非厄米和拓扑光子学提供了重要的平台。特别地，拓扑超表面的开放性质，可以远场探测能带结构工程对其拓扑性质和变化的非厄米性。类似地，在某些参数范围内，调整增益-损耗相互作用，也可以将非厄米性引入拓扑超表面，从而实现在自由空间中，灵活和动态操纵光的全新范例。最近，在平面手征超表面中，基于奇异点EPs附近调控非厄米矩阵的拓扑特征，在特定的反射偏振通道上，设计了拓扑保护的全2π相位。拓扑奇异相位（图6g）与传统的Pancharatnam–Berry相（图6h）相融合时，可实现去耦左旋和右旋圆偏振光束，并且演示了（图6i）独立控制的两个不同全息投影。因此，基于环绕非厄米矩阵的奇异点EPs，以解决光学相位工程，为调控光提供一种有效的手段。文献链接https://www.nature.com/articles/s41565-023-01408-0https://doi.org/10.1038/s41565-023-01408-0本文译自Nature。
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