发布时间:2017-10-05 阅读:2569
光子拓扑绝缘体是指在表面导光而内部绝缘的光学结构。这种结构的最大特点是光束传输的单向性——光束在向前传输时,即使碰到障碍物,也仍然会设法绕过障碍物,继续一路向前!光束传输的这种单向性起源于光学结构的所谓“拓扑性”。拓扑性使得光子拓扑绝缘体在光学隔离器、光学延时线、光波导等光学器件方面具有重要的应用前景。因此,光学拓扑绝缘体的研究是近年来光学研究的热点之一,人们提出了各种光学结构用以拓扑保护光束的单向传输性。
然而,人们提出的受拓扑保护的光束,其光束横向尺度处于微米尺度。如何将拓扑保护引入到纳米光子学的世界,即一方面光束传输是单向的,另外一方面光束的传输和局域还是突破衍射极限的?
为此,我们将拓扑光子学和纳米光子学相结合,提出了 “等离子体拓扑绝缘体”的概念。等离子体拓扑绝缘体的一个具体实现是纵向受调制的等离子体波导阵列。由于是等离子体波导,因此可以通过表面等离子体(surface plasmon polariton)效应实现纳米尺度上的光束局域;由于是纵向调制,系统的时间反演对称性得以打破,因此可以实现对表面等离子波的拓扑保护。
工作中还务实地考虑了等离子体波导的损耗对拓扑保护的影响。
本工作发表于Optics Letters 42, 4063 (2017).