近日,，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院宋清華副教授,、李勃研究員、清華大學(xué)材料學(xué)院周濟(jì)院士與合作者在拓?fù)涔鈱W(xué)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展,，首次提出一種實(shí)動(dòng)量拓?fù)涔庾泳w的概念,，揭示了無(wú)序中穩(wěn)定拓?fù)涞男纬蓹C(jī)制，并實(shí)現(xiàn)了光子晶體的有效信息編碼,。相關(guān)研究成果以“無(wú)序輔助的實(shí)動(dòng)量拓?fù)涔庾泳w”為題,，在線發(fā)表于《自然》，為進(jìn)一步探索光學(xué)領(lǐng)域提供了全新的研究視角,。
在光學(xué)中,，連續(xù)域束縛態(tài)（BIC）是一種特殊的光學(xué)奇點(diǎn)，其能量被局域化,，無(wú)法向外傳播,，從而在動(dòng)量空間中形成一個(gè)不輻射、Q值無(wú)窮大的偏振奇點(diǎn),。圍繞該奇點(diǎn)的偏振分布具有非平庸的拓?fù)浜?。因此BIC在渦旋光產(chǎn)生、場(chǎng)增強(qiáng)和高Q值等光學(xué)應(yīng)用中具有廣闊的前景,，對(duì)拓?fù)涔鈱W(xué)領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)影響,。
傳統(tǒng)利用超表面和光子晶體實(shí)現(xiàn)的BIC通常依賴于嚴(yán)格的周期性結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的無(wú)序會(huì)破壞周期性,，導(dǎo)致BIC退化成準(zhǔn)BIC（即QBIC）,，其拓?fù)湫再|(zhì)也隨之消失。因而,，過去關(guān)于BIC的研究通常會(huì)盡量減輕無(wú)序的影響,。然而無(wú)序性為結(jié)構(gòu)控制提供了額外的自由度，這在波前調(diào)控應(yīng)用中至關(guān)重要,。所以如何在BIC中引入有效的無(wú)序信息而不破壞BIC的拓?fù)涮匦?，成為拓?fù)涔鈱W(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。
為了解決這一問題,，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院宋清華副教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合新加坡國(guó)立大學(xué)仇成偉教授,、洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)羅曼·弗勒里（Romain Fleury）教授首次提出了一種實(shí)動(dòng)量拓?fù)涔庾泳w的概念。該研究提出了無(wú)序輔助的實(shí)動(dòng)量拓?fù)涔庾泳w,，為拓?fù)涔鈱W(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新的方向,。這一創(chuàng)新性研究有望推動(dòng)光子芯片等微納光學(xué)器件的發(fā)展，并可應(yīng)用于高穩(wěn)定性高容量的光通信技術(shù),、復(fù)雜結(jié)構(gòu)光的生成,、高維量子糾纏技術(shù)、生物粒子的精細(xì)光學(xué)操控、AR/VR顯示器件等多個(gè)領(lǐng)域,。
宋清華,、仇成偉、羅曼·弗勒里為論文的通訊作者,，深圳國(guó)際研究生院科研助理秦昊燁（現(xiàn)為洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)博士生）為論文第一作者,，深圳國(guó)際研究生院2022級(jí)博士生蘇增平和洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)博士后張哲為論文共同第一作者。
編輯：李華山
