近日，湖南大學信息科學與工程學院唐志祥教授團隊與新加坡國立大學仇成偉教授團隊合作，在光學奇點研究領域取得重要進展，相關研究成果以“Dynamics of topological polarization singularity in momentum space”為題，發(fā)表在國際著名物理學期刊Physical Review Letters上(Phys. Rev. Lett. 127, 176101, 2021)，并獲得湖南省光學學會進展獎一等獎。 wqJH  
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近年來，關于光子晶體板中偏振奇點的研究受到廣泛的關注。類似于實空間中矢量光場的偏振奇點，將光子晶體板能帶上的每一個具有不同面內(nèi)波矢的本征Bloch模式的遠場輻射偏振態(tài)映射投影至動量空間中，人們也會發(fā)現(xiàn)偏振奇點的存在，包括圓偏振點(C點)，線偏振(L線)和渦旋偏振點(V點)。在這些奇點上的本征模式具有十分有趣的性質(zhì)。例如，在具有整數(shù)拓撲荷數(shù)的V點上，由于本征模式的遠場輻射的偏振態(tài)沒有定義，其輻射強度為0。這與連續(xù)譜中的束縛態(tài)(BICs)密切相關，且基于其高品質(zhì)因子特性，可以被用來提高傳感器的靈敏度，構(gòu)建激光腔等。另外，在具有半整數(shù)拓撲荷數(shù)的C點上，本征模式的遠場輻射偏振態(tài)為圓偏振，這也與光學手性緊密相關。偏振奇點還具有魯棒的拓撲性質(zhì)：當改變系統(tǒng)參數(shù)時，這些奇點并不會突然消失，但它們在動量空間的位置會發(fā)生變化。這也被用來構(gòu)建對于結(jié)構(gòu)散射損耗不敏感的超高品質(zhì)因子諧振腔和具有單向輻射特性的諧振腔。迄今為止，各類偏振奇點已在光子晶體板中被發(fā)現(xiàn)，例如通過破壞具有整數(shù)拓撲荷數(shù)的BICs，能得到具有半整數(shù)拓撲荷數(shù)的C點，以及L線。同時，在能帶簡并處也直接觀察到了C點的存在。對于非簡并能帶，從0拓撲荷數(shù)出發(fā)，如何產(chǎn)生和控制偏振奇點來調(diào)控本征模式的遠場特性，是本研究的主要目標。 2: fSn&*/>  
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本工作通過上下錯位堆疊的兩個一維光子晶體光柵，從0拓撲荷數(shù)出發(fā)實現(xiàn)了兩對C點的一個完整演化過程，其中包括產(chǎn)生，合并，以及湮滅。有趣的是，在其演化過程中，觀察到了C點的兩次合并與分裂，并且基于此產(chǎn)生了兩個單向輻射的諧振模式以及完美的BICs。該研究為在動量空間中創(chuàng)建各類偏振奇點，如C點和V點，提供了一種靈活的方法，并為控制諧振模式的遠場輻射特性，包括輻射通道、遠場偏振態(tài)以及品質(zhì)因子提供了新的視角和路徑。 s(-$|f+s  
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該工作第一作者為我校2018級博士生曾益軒(新加坡國立大學仇成偉教授課題組聯(lián)培)，通訊作者為湖南大學唐志祥教授、新加坡國立大學胡光維博士和仇成偉教授，相關研究工作得到了國家自然科學基金以及國家留學基金項目的資助。此外，曾益軒同學參與的另一項工作“損耗誘導的拓撲相位奇異對的演化與非互易性”也于近日發(fā)表在Physical Review Letters上(Phys. Rev. Lett. 127, 266101, 2021)。 x]w%?BlS  
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