拓扑保护下的单向辐射导模共振态

单向辐射在多种光电子器件如激光器、天线以及激光耦合器中具有非常重要的应用。然而目前的单向发射器都通过能阻断输出波的材料或结构来实现，因此这些镜面具有体积大、损耗高以及难以制备等特点。近期，来自北京大学的彭超研究组提出并验证了光子晶体片中的单向辐射导模共振（UGR）现象，这种共振使得光只向晶体片的一侧辐射。该小组的研究表明，在一维光子晶体中通过倾斜侧壁同时破缺结构垂直对称性和面内对称性，使体系中连续区束缚态所携带的整数拓扑荷分裂为一对半整数拓扑荷，并在平板上、下两侧表面产生大小不等的辐射。实验证明，UGR在远程通讯波段具有高达1.6×10⁵的单向辐射品质因子，并通过远场偏振测量证明了其拓扑性质。这项工作是通过拓扑原理控制光场的一个典型例子，在光探测以及光栅耦合器中具有重要的应用价值。相关内容发表在Nature, 580, 467-471（2020）上。