De introductie van topologie in fotonische systemen heeft veel aandacht getrokken, niet alleen voor het uitgebreide vormen van licht, maar ook voor de praktische toepassingen ervan in nieuwe fotonische apparaten. Oorspronkelijk werd het quantum Hall-effect van licht gerealiseerd in fotonische kristallen (PC's) door externe elektrische of magnetische velden te introduceren om de tijdomkeersymmetrie (TRS) te doorbreken.

In plaats van de TRS te breken, is het kwantum-spin-Hall-effect van licht bereikt in door TRS geconserveerde systemen waar fotonische pseudospins kunnen worden geconstrueerd. Onlangs is het Valley Hall-effect van licht gerealiseerd door de binaire vallei vrijheidsgraad (DoF) in fotonische systemen te introduceren. Een van de vitale kenmerken van het Valley Hall-effect is de niet-triviale fotonische bandkloof, die wordt gekenmerkt door het niet-nulvallei Chern-getal.

Bovendien worden vallei-afhankelijke edge-modi ondersteund op de domeinmuur die bestaat uit twee pc's met Chern-nummers in de tegenovergestelde vallei. Het Valley Hall-effect van licht wordt gewoonlijk gerealiseerd in een pc met driehoekig rooster met gebroken spiegelsymmetrie of in een pc met honingraatrooster met gebroken ruimtelijke inversiesymmetrie, en het is compatibel met de bestaande nanofotonische fabricagetechniek.

Vanwege deze voordelen hebben Valley-pc's veel aandacht gekregen in geïntegreerde fotonica en zijn ze veelbelovend in toepassingen zoals golfgeleiders, bundelsplitsers, ringresonatoren, enz. Aan de andere kant, als een van de DoF's van licht, is polarisatie op grote schaal toegepast bij het multiplexen van fotonische apparaten. Het verkennen van het polarisatieafhankelijke Valley Hall-effect, dat een conventionele DoF van licht introduceert in topologische pc's, zal het toepassingsgebied in topologische fotonica verder verbreden.

Onlangs hebben Xiao-Dong Chen, Jian-Wen Dong et al. van Sun Yat-sen University stelde het polarisatie-vallei Hall-effect van licht voor in een 2D-pc met driehoekig rooster. De onderzoeksresultaten waren getiteld "Dual-polarization two-dimensional valley photonic crystals" en gepubliceerd in Science China Physics, Mechanics &Astronomy .

De toevallige degeneratie van frequenties van Dirac-kegels met TE- en TM-polarisaties, d.w.z. toevallige dual-polarisatie Dirac-kegels, wordt gerealiseerd door de vulverhouding van metalen staven in de diëlektrische achtergrond te veranderen. De polarisatie-afhankelijke vallei Chern-nummers worden bevestigd door de vortex-faseverdeling van eigenvelden te analyseren en de Berry-kromming in de impulsruimte te berekenen.

De resulterende TE- en TM-gepolariseerde bandkloven met Chern-getallen in tegengestelde valleien leiden tot het polarisatie-vallei Hall-effect van licht. Een sleutelfenomeen van het polarisatie-vallei Hall-effect van licht, d.w.z. polarisatie-afhankelijke breking van bulkmodi in het homogene medium, wordt gedemonstreerd. Een dergelijke polarisatieafhankelijke eigenschap is nuttig bij het multiplexen van fotonische apparaten, b.v. de polarisatiebundelsplitsers.

Naast de polarisatie-afhankelijke fenomenen, wordt ook het polarisatie-onafhankelijke topologische valleitransport gepresenteerd, dat voldoet aan de wens om de informatiecapaciteit in optische interconnectie te vergroten door polarisatie DoF te introduceren.

Het is opmerkelijk dat de gepresenteerde resultaten algemeen zijn, omdat de belangrijkste vereiste is om twee polarisatieafhankelijke dalfotonische bandhiaten te vinden die hetzelfde frequentiebereik delen. Bovendien kan het introduceren van polarisatie in andere topologische fasen leiden tot vruchtbare intrigerende verschijnselen, waaronder polarisatieafhankelijke topologische hoektoestanden van hogere orde, enz.

Dit werk stelde een benadering voor om de polarisatie DoF toe te passen in 2D Valley Hall-pc's. De introductie van polarisatie DoF in topologische fotonica heeft de manipulatie van lichtvelden verrijkt en biedt een dieper toepassingspotentieel voor topologische fotonica. + Verder verkennen

De eerste on-chip vallei-afhankelijke kwantuminterferentie