超表面结构上的第二类狄拉克光子
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能带的拓扑特征,例如狄拉克点(Dirac)和外尔点(Weyl node),已经引起了人们对凝聚态物理及经典波系统的极大兴趣和重新认识。在这些能带中,第二类狄拉克点是具有倾斜锥形色散的节点简并(nodal degeneracy),导致其在恒定能量平面(constant-energy plane)中具有特殊的交叉色散(crossing dispersion),这是对应的受拓扑保护的边界态或界面态的根源。最近,人们在很多电子材料中都发现了这样的节点;然而,光子系统中类似的拓扑特征仍然只是理论上的新奇发现,在实验上实现这一现象仍然具有较大的挑战性。近日,来自香港科技大学的温维佳教授、陈子亭(C.T. Chan)教授团队,以及苏州大学的侯波教授课题组,联合重庆大学的王蜀霞教授和黄映洲副教授,通过平面超表面结构(planar metasurface architecture)在实验上实现了第二类Dirac点,其中能带的退简并点受到了超表面结构下面的镜像对称性的保护。研究人员还在对称性破坏的超表面不同区域之间的边界处,发现并测量无带隙的边界模式(gapless edge mode)。这一研究结果表明,超表面结构是实现电磁体系中第二类Dirac点的简单、实用平台,它们的平面结构在空间和尺寸上相对于三维体系有着明显的优势,有利于二维拓扑光子学的推广应用。相关文章发表在近期的《Physical Review Letters》上。
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