Lieb光子微结构中平带光局域与布洛赫振荡效应的研究
批准号:
11704102
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
夏世强
依托单位:
学科分类:
微纳光学与光子学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
路海、沈克胜、董超、黄蒙、刘孝宇
中文摘要
可调可控的人工光子学材料平台对研究物理学与材料科学的交叉学科问题具有重要意义。本项目采用光诱导的方式,通过对光子晶格诱导光的光学整形,在非线性晶体中制备具有折射率梯度的Lieb光子晶格微结构。紧束缚近似下,该结构不仅具有石墨烯中的狄拉克锥形能带,同时还存在无色散平坦能带(平带)。特殊的晶格和能带结构使得该系统中波传输特性变得新颖而有趣。本项目首先通过选择性激发该人工材料的晶格格点,发现由平带能带结构带来的模式局域。在此基础上,改变折射率梯度场的大小,研究梯度场对平带及其光局域效应的影响。最后,深入探究Lieb光子晶格中由梯度折射率势场引起的光学布洛赫振荡效应,揭示平带局域效应、锥形能带和多能带间能量隧穿效应的结合带来的新颖量子现象及其规律。本研究不仅能够很好的帮助我们认识和理解物理学与材料科学的交叉学科问题,同时也能够为开发新型人工材料在光信息传输等方面的应用提供新的技术原理。
英文摘要
Artificial photonic microstructures bring about an exciting interdisciplinary field of physics and material sciences, which has profound significance in both fundamental research and applications. In this project, we propose to develop innovative techniques to optically induce Lieb photonic structures fabricated by evanescently coupled waveguide arrays. In the tight-binding approximation, the band structure of Lieb lattice consists of three bands: two dispersive bands that touch a flat middle band via a cone-like dispersion point. By launching a laser beam into an optically induced lattice with a superimposed index gradient, we explore localized states of the flat band and focus on the understanding of their interaction with lattice index gradient. After these studies, we will further investigate the Landau-Zener Bloch oscillations in such a flat band system. The combination of the physics of Bloch oscillations, Landau-Zener tunneling, and of flat band networks opens promising directions for control of unconventional quantum and photonic transport through properly designed lattice structures. These studies will advance the knowledge and understanding of these fundamental concepts and phenomena in the interdisciplinary areas of physics and material sciences. Furthermore, results from our work may lead to new development of techniques for various photonic applications of artificial photonic lattices.
近年来,凝聚态物理中平带局域与拓扑等概念与光学体系的有机结合,使得平带光子学系统的研究迎来了极为快速的发展,催生了一系列新颖的光物理现象与潜在的应用前景。目前,平带结构在多种人工光子微结构中得到了实现,并在其中观察到了很多凝聚态系统中难以直接实现的物理现象。本项目采用光诱导方法,在非线性晶体中分别制备了由紧间隔排列波导阵列构成的典型平带结构,Lieb与一维菱形光子晶格。一方面,在具有特定边界的Lieb光子晶格中观察到了由于结构拓扑性质引起的非常规条形局域本征模式,阐明了平带模式与拓扑性质的关系。另一方面,通过引入梯度折射率,在菱形光子晶格中观察到了由梯度场引入产生的新局域本征模式,阐明了梯度场对平带及其局域模式的影响。更重要的是,理论与实验研究了该结构中平带布洛赫振荡效应。结果表明,水平方向梯度作用时,平带模式的叠加模式传输过程中在实空间保持不变,在频谱空间能量分布表现为周期性的振荡形式。这些研究成果不仅拓展了人们对于平带物理的认识,同时也对探究电子、声子、等离激元、腔极化子与超冷原子等系统中相关的基本物理问题和应用具有借鉴作用。
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混合二氧化钛纳米复合涂层的增强漫反射率和微观结构性能
DOI:
10.1186/s11671-018-2763-3
发表时间:
2018-10-22
期刊:
Nanoscale research letters
影响因子:
--
作者:
[Lu H, Huang M, Shen KS, Zhang J, Xia SQ, Dong C, Xiong ZG, Zhu T, Wu DP, Zhang B, Zhang XZ]
通讯作者:
Zhang XZ
Direct Observation of Flatband Loop States Arising from Nontrivial Real-Space Topology
直接观察非平凡实空间拓扑产生的平带环路状态
DOI:
10.1103/physrevlett.124.183901
发表时间:
2020-05-04
期刊:
PHYSICAL REVIEW LETTERS
影响因子:
8.6
作者:
[Ma, Jina, Rhim, Jun-Won, Chen, Zhigang]
通讯作者:
Chen, Zhigang
The Generalized Analytical Expression for the Resonance Frequencies of Plasmonic Nanoresonators Composed of Folded Rectangular Geometries
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DOI:
10.1038/s41598-018-37275-2
发表时间:
2019-01
期刊:
Scientific Reports
影响因子:
4.6
作者:
[Lu Hai, Li Lijun, Zhang Jun, Xia Shiqiang, Kang Xiubao, Huang Meng, Shen Kesheng, Dong Chao, Zhang Xianzhou]
通讯作者:
Zhang Xianzhou
Low emissivity double sides antireflection coatings for silicon wafer at infrared region
硅片红外区低辐射双面增透膜
DOI:
10.1016/j.jallcom.2018.01.384
发表时间:
2018-04-25
期刊:
JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:
6.2
作者:
[Dong, Chao, Lu, Hai, Zhang, Xian-Zhou]
通讯作者:
Zhang, Xian-Zhou
Unconventional Flatband Line States in Photonic Lieb Lattices
光子 Lieb 晶格中的非常规平带线态
DOI:
10.1103/physrevlett.121.263902
发表时间:
2018
期刊:
Physical Review Letters
影响因子:
8.6
作者:
[Shiqi Xia, Ajith Ramach, ran, Shiqiang Xia, Denghui Li, Xiuying Liu, Liqin Tang, Yi Hu, Daohong Song, Jingjun Xu, Daniel Leykam, Sergej Flach, Zhigang Chen]
通讯作者:
Zhigang Chen
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