董建文副教授、江绍基教授等实现了微波光子拓扑绝缘体

     光子拓扑绝缘体（Photonic Topological Insulator）是一种性质奇特的光子晶体。它提供了一个新的自由度，令自旋偏振态和光传播方向实现自动锁定，从而获得一对赝自旋相反但能量简并的光子态。目前，拓扑光子领域的理论研究仍在探索之中，实验方案难度更大，富有挑战性。最近，理工学院董建文副教授和江绍基教授等取得突破，实现了微波光子拓扑绝缘体，相关研究成果发表于国际著名学术刊物《Nature Communications》 [12月17日online，Nat. Commun. 5:5782 doi: 10.1038/ncomms6782 (2014).]

    研究工作首先从理论上把一类光学系统与量子自旋霍尔系统作类比，通过等效介质理论设计微单元结构，克服了双各向异性和窄带响应的缺点，研制出宽频段且介电常数与磁导率相匹配的超材料，从而实现了光子拓扑绝缘体；进一步在实验上证实了该结构中边缘态的光子鲁棒传输、非零陈数拓扑连通、自旋过滤等若干特性。这种新型光子晶体的拓扑传输行为，有望用于减少光散射损耗和提高光子相干传输能力。
    论文第一作者是江绍基教授的博士生陈文杰。论文合作单位是香港科技大学和上海复旦大学。该研究成果是此前在光与物质相互作用领域取得的进展基础上产生的，如手性三维光子晶体的光子鲁棒传输 [Phys. Rev. Lett. 107, 023901 (2011)]、类电磁自感应透明纳米微腔 [Optics Express 21, 20291 (2013)]，等等。上述研究成果将有益于为信息光子技术提供新思路和新方法。
    本工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学杰出青年基金、光电材料与技术国家重点实验室等项目的大力支持。感谢理工学院基础物理实验室的协助。