La introducción de la topología en los sistemas fotónicos ha atraído una atención considerable no solo por el elaborado moldeado de la luz sino también por sus aplicaciones prácticas en nuevos dispositivos fotónicos. Originalmente, el efecto Hall cuántico de la luz se realizaba en cristales fotónicos (PC) mediante la introducción de campos eléctricos o magnéticos externos para romper la simetría de inversión temporal (TRS).

En lugar de romper el TRS, el efecto cuántico de giro Hall de la luz se ha logrado en sistemas conservados por TRS donde se pueden construir pseudoespines fotónicos. Recientemente, el efecto Hall del valle de la luz se ha realizado introduciendo el grado de libertad binario del valle (DoF) en los sistemas fotónicos. Una de las características vitales del efecto Hall del valle es la brecha de banda fotónica no trivial, que se caracteriza por el número de Chern del valle distinto de cero.

Además, los modos de borde dependientes del valle se admiten en la pared del dominio, que consta de dos PC con números de Chern de valle opuesto. El efecto Valley Hall de la luz se realiza comúnmente en una PC de celosía triangular con simetría de espejo rota o en una PC de celosía de panal con simetría de inversión espacial rota, y es compatible con la técnica de fabricación nanofotónica existente.

Por estas ventajas, las PC del valle han recibido una atención significativa en fotónica integrada y son prometedoras en aplicaciones que incluyen guías de onda, divisores de haz, resonadores de anillo, etc. Por otro lado, como uno de los DoF de la luz, la polarización se ha aplicado ampliamente en la fotónica multiplexada dispositivos. La exploración del efecto Hall del valle dependiente de la polarización, que introduce una DoF convencional de luz en las PC topológicas, ampliará aún más el ámbito de aplicación de la fotónica topológica.

Recientemente, Xiao-Dong Chen, Jian-Wen Dong et al. de la Universidad Sun Yat-sen propuso el efecto Hall de la luz del valle de polarización en una PC de celosía triangular 2D. Los resultados de la investigación se titularon "Cristales fotónicos de valle bidimensional de polarización dual" y se publicaron en Science China Physics, Mechanics &Astronomy. .

La degeneración accidental de las frecuencias de los conos de Dirac con polarizaciones TE y TM, es decir, los conos de Dirac de doble polarización accidental, se realizan cambiando la relación de llenado de las varillas metálicas en el fondo dieléctrico. Los números de Chern del valle dependientes de la polarización se confirman analizando la distribución de fase de vórtice de los campos propios y calculando la curvatura de Berry en el espacio de momento.

Las brechas de banda polarizadas por TE y TM resultantes con números de Chern de valle opuesto conducen al efecto Hall de la luz de valle de polarización. Se demuestra un fenómeno clave del efecto Hall del valle de polarización de la luz, es decir, la refracción dependiente de la polarización de los modos masivos en el medio homogéneo. Tal característica dependiente de la polarización es útil para multiplexar dispositivos fotónicos, p. los divisores de haz de polarización.

Además de los fenómenos dependientes de la polarización, también se presenta el transporte de valle topológico independiente de la polarización, que cumple el deseo de aumentar la capacidad de información en la interconexión óptica mediante la introducción de la polarización DoF.

Cabe señalar que los resultados presentados son generales porque el requisito clave es encontrar dos brechas de banda fotónica de valle dependientes de la polarización que compartan el mismo rango de frecuencia. Además, la introducción de la polarización en otras fases topológicas puede dar como resultado fenómenos intrigantes y fructíferos, incluidos estados de esquina topológicos de orden superior dependientes de la polarización, etc.

Este trabajo propuso un enfoque para aplicar la polarización DoF en 2D Valley Hall PC. La introducción de la polarización DoF en la fotónica topológica ha enriquecido la manipulación del campo de luz y ha ofrecido un potencial de aplicación más profundo para la fotónica topológica. + Explora más

La primera interferencia cuántica dependiente del valle en el chip