华中科技大学Nature Nanotechnology奇异点 | 非厄米光子学

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查看187 | 回复0 | 2023-7-3 14:10:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
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/s41565-023-01408-0
https://doi.org/10.1038/s41565-023-01408-0
本文译自Nature。



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