2020年7月7日
拓扑光子学的应用已经深入调查,包括单向波导和拓扑激光。尤其是拓扑激光器近年来吸引了广泛关注,已被提出,并演示了在各种系统中,包括一维边缘状态在二维系统中,0 d边界状态在一维晶格和拓扑批量状态带边沿。
他们中的大多数在微尺度。拓扑nanolaser占用空间小、低阈值、高节能还有待探索。最近,一种新型的高阶拓扑绝缘体的低维边界状态已经提出并证明了在许多系统中,包括二维光子晶体。
在二阶二维拓扑光子晶体板,存在缺口1 d边缘状态和mid-gap 0 d角状态。这个角落局部状态提供了一个新的平台来实现拓扑nanolaser。
在最新发表的一篇论文光科学与应用欧洲杯线上买球为首的一组科学家Xiulai徐教授从北京凝聚态物理国家实验室,物理研究所,中国科学院,中国,和合作者已经演示了一个低门槛在2 d拓扑拓扑nanolaser光子晶体nanocavity。欧洲杯线上买球
基于拓扑nanocavity二阶角状态,是设计和制造。品质因数(Q)是50000年进一步优化的理论最大值。街角的国家被证明是健壮的批量缺陷光子晶体。
低阈值和高自发发射的激光行为耦合系数(β)。性能比较与传统的半导体激光器,指示的巨大前景拓扑纳米光子电路的广泛应用。
拓扑nanocavity由两种光子晶体结构与普通bandstructure和不同的拓扑特征的2 d Zak阶段。根据bulk-edge-corner函授,mid-gap 0 d角状态可以诱导偶极子极化量化优势,这是高度本地化的两个边界的交点。
角落的问与流畅的空间分布优化国家通过调整距离(g)的差距在琐碎和nontrival光子晶体板之间。
不同参数的设计拓扑nanocavities制成砷化镓的高密度板InGaAs量子点。问的趋势与g同意与理论预测,而值约一个数量级低于理论预测由于制造缺陷。
虽然Q和共振波长的角落状态易受障碍在拐角处,角落里的状态是拓扑保护的非平凡的2 d Zak阶段大部分乐队和健壮的批量缺陷光子晶体,这已被实验证明了。
激光与高绩效行为是观察到4.2 K,量子点作为增益介质。激光阈值大约是1μW和β约为0.25。拓扑的性能比这更好的激光,特别是阈值大概是三个数量级低于大部分的拓扑激光边缘。高性能的结果强光学隔离腔由于模式体积小,Q值高。
这个结果导致拓扑光子学的应用到纳米尺度,将拓扑纳米光子电路的发展具有重要意义。此外,拓扑nanocavity可以极大地增强件轻松事交互,因此使腔量子电动力学的调查和拓扑纳米光子器件的进一步的应用前景。
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