1 之江实验室，浙江 杭州 311121
2 浙江大学材料科学与工程学院，浙江 杭州 310058
超快激光直写技术可以高精度加工任意三维波导结构，从而实现新型拓扑模型以及集成化的拓扑光子器件。通过经典的拓扑结构（如一维二元复式晶格、非对角Aubry-André-Harper晶格、蜂窝晶格），阐述拓扑光学的基本原理和现象（如Thouless泵浦，手性边缘态、局域态与拓扑不变量之间的关系），介绍最新的拓扑光子学进展与应用（如高阶拓扑绝缘体、Floquet拓扑绝缘体、非厄米拓扑、非线性拓扑，以及量子拓扑保护），重点综述在超快激光直写平台下实现的拓扑现象与应用。
激光光学 光子拓扑绝缘体 超快激光直写 Floquet光子拓扑绝缘体 非厄米拓扑 非线性拓扑 光子芯片
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
4 Physics and Electronic Engineering Department, Xinxiang University, Xinxiang 453003, China
We demonstrated a scheme to differentiate the high-harmonic generation (HHG) originating from the surface states and bulk states of the topological insulator . By adopting two-color mid-infrared laser fields on , we found that the nonlinear response sensitively depends on the relative phase of the driving fields. The even harmonics arise from the surface states with a clear signature, whose modulation period equals the cycle of the second-harmonic generation (SHG) field. We reveal that the weak SHG perturbs the nontrivial dipole phase of the electron-hole pair in surface states, and thus leads to the modulation of HHG. It provides a means to manipulate the ultrafast dynamics in surface states through adopting a weak perturbing laser field.
high-harmonic generation topological insulators two-color laser fields Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 043801
1 苏州大学物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006
2 苏州纳米科技协同创新中心，江苏 苏州 215006
3 苏州大学高等研究院，江苏 苏州 215006
4 江苏省薄膜材料重点实验室，江苏 苏州 215006
对于由完美电导体圆柱构成的蜂窝晶格光子晶体，类比静电相互作用，提出一种可计算晶格内与晶格间耦合强度的数学模型，通过对比晶格内耦合和晶格间耦合，在结构层面解释了量子自旋霍尔效应。计算结果表明，随着圆柱半径的增加，晶格内与晶格间耦合强度发生变化，即引发拓扑相变。数值模拟结果证实转变位置两侧的光子晶体能带结构发生了拓扑反转，在不同拓扑相的光子晶体界面存在单向传播的拓扑光波导。所提出的数学模型可以用于预测光/声拓扑绝缘体的拓扑相变，为后续的元器件开发提供参考。
物理光学 光子晶体 拓扑相变 静电相互作用 拓扑绝缘体 光学学报
2022, 42(21): 2126010
由于拓扑绝缘体具有优异的光学和电学特性以及特殊的能带结构，使其在发展高性能的宽光谱光电探测器方面具有巨大的前景。然而由于拓扑绝缘体的发现较晚，其在光电探测器领域的研究还处于初始阶段。因而存在许多亟待解决的问题，如制备更高质量的拓扑绝缘体材料。本综述概述了拓扑绝缘体材料的发展历程，并从材料制备和材料体系的角度阐述了基于拓扑绝缘体材料的光电探测器的研究进展，并展望了拓扑绝缘体材料在光电探测器领域的发展前景。
拓扑绝缘体 光电探测器 材料制备 topological insulators, photodetectors, material p
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安710048
基于平面角谱扩展法和4×4矩阵传输理论,研究了拉盖尔-高斯光束(LGB)在含拓扑绝缘体(TI)周期性层状薄膜中的反射和透射特性,对线偏振的LGB入射到周期性层状薄膜中的反射场和透射场的强度分布进行了分析和详细讨论。研究结果表明,TI的拓扑磁电极化率(TMEP)和薄膜的周期个数对强度分布有很大影响,通过改变TMEP或周期个数可以操纵涡旋光的光场。所提方法不仅可以推广到其他含TI的多层介质体系,而且对进一步研究TI光子晶体中的光子能带结构和带隙具有一定的意义。
物理光学 拉盖尔-高斯光束 拓扑绝缘体 拓扑磁电极化率 反射和透射
湖南大学物理与微电子科学学院, 湖南 长沙 410082
通过光学自组装方法制备了碲化铋可饱和吸收器件, 并获得了该器件的非线性光学响应特性。将可饱和吸收体引入掺铒光纤激光器中, 在抽运功率为170 mW时, 获得中心波长为1564.94 nm, 脉冲宽度为2.91 μs的激光输出。通过外加连续光对非线性吸收器件进行调制, 实现了脉冲持续时间和重复频率可调控的调Q光纤激光输出。
激光器 被动调Q 拓扑绝缘体 碲化铋 全光控制
