蒲殷副教授、伍瑞新教授课题组及其合作团队在基于位错结构的拓扑光捕获的重要进展

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拓扑绝缘体具有非平庸的无能隙边界态，可以有效地抑制无序结构所引起的背散射，导致拓扑边界态比传统光学模式更加稳健。在光子学中，这种实现光捕获的边界态可以作为光子集成器件中的单向波导。 一般而言，对D维系统，很容易实现D-1维拓扑态，但D-2维就比较困难。比如二维光子系统中可以存在很多一维（1D）的拓扑边界态，但却很难在其中实现受拓扑保护的零维腔模。

最近，南京大学电子科学与工程学院的蒲殷副教授与苏州大学的蒋建华教授合作，证明了在具有实空间和并行波矢空间的双拓扑结构中，可能会导致较低维度的光捕获效应。他们以二维光子晶体为载体，从理论上提出并通过微波实验研究首次在光子晶体中发现，在二维光子晶体位错位置上存在零维的位错局域态。该光子束缚态是以Jackiw-Rebbi光孤子模式出现的，与以往的腔模局域态不同，这种强约束的腔模式是稳健的、不受微扰影响。

该研究揭示了一种低维拓扑光捕获机制，有可能对厄密、非厄密系统中的拓扑激光、时空对称性研究、三维光子晶体中的一维拓扑位错态、准周期光子晶体等方面有着重要的启发意义。这项工作近期发表在“Topological light-trapping on a dislocation” Nature Communications 9, 2462 (2018)。南京大学的博士生李飞飞、苏州大学的王海啸博士和熊展博士是本文的共同第一作者，蒲殷副教授和苏州大学蒋建华教授为共同通讯作者。该工作得到了南大伍瑞新教授和加拿大多伦多大学Sajeev John教授的支持，实验部分得到了南大电子学院陈平副教授的帮助。项目受到了国家自然科学基金委项目、江苏省优势学科项目、苏州大学、电磁波先进调控技术江苏省重点实验室，加拿大自然科学与工程委员会项目等的资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-04861-x