近日，我院电磁工程课题组与湖北大学合作，在国际知名物理期刊《Physcical Review A》上发表题为 “Topological edge states of Kekulé-type photonic crystals induced by a synchronized rotation of unit cells” 的研究论文（DIO：10.1103/PhysRevA.104.L031502）。该论文华中师范大学为第一完成单位，林海副教授为第一通信作者，刘泱杰副教授为第二通信作者。

拓扑用于研究几何物体连续形变下的不变量。正因为具备连续形变下可保持不变，拓扑性质非常稳定。自上世纪80年代Von Klitzing等发现量子霍尔效应开始，拓扑物理学开始逐渐进入人们的视野。近年来，科研人员开始广泛的利用微纳加工技术制造各种拓扑光子系统，用于研究凝聚态系统中由于材料限制而很难实现的拓扑物态。拓扑光子学因其在信息通讯和能量传输方面的巨大潜力迅速发展为一个重要的新兴科研领域。

林海老师课题组提出了一种由纯电介质Kekulé晶格构成的二维光子晶体，并通过散射体同步旋转方式调参。采用基于有限元法的Comsol商业软件计算光子晶体色散和电场，观察发现同步旋转机制可以使能带发生反转从而诱导光子晶体拓扑相变，为实现可重构的拓扑相位提供了一种实用的可协调方案。

根据体边对应关系，不同拓扑相界面上会出现受拓扑保护的边界态。仿真模拟表明，这种拓扑保护的边缘态可以实现电磁波鲁棒传输、后向散射抑制和缺陷免疫，拓扑光子器件的边缘态传输为控制微波和光学频段的电磁波带来了前所未有的机遇。

目前课题组将继续探索高阶谷拓扑光子晶体，把谷自由度引入光子器件的设计和构建中。高阶拓扑相为设计具有颠覆性功能的新型微波/THz/光通讯器件提供可能,可实现具有多维度的拓扑激光、高Q值腔体与可重构THz器件奠定基础。该研究工作得到了中央高校基本科研业务费和国家自然科学基金的支持。

文章链接：

https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.104.L031502