La fotónica topológica es un área emergente que brinda oportunidades sin precedentes para controlar el flujo de luz en los circuitos integrados fotónicos. Con la introducción de fases topológicas no triviales, es factible una calle de sentido único para la luz en cristales fotónicos (PhC) y otras plataformas. Al igual que un carril de tráfico de un solo sentido estrictamente regulado, la luz no puede reflejarse en estas estructuras exóticas.

Sin embargo, dicho transporte unidireccional de luz en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas puede no ser resistente frente a fuertes defectos de fabricación debido a una protección topológica insuficiente. Además, el confinamiento de modo deficiente y el ancho de banda limitado dificultan el desarrollo futuro de circuitos integrados fotónicos topológicos de alta densidad.

Para solucionar estos problemas, en un estudio reciente publicado en ACS Photonics , Liu Tianji del Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun (CIOMP) de la Academia de Ciencias de China, en colaboración con Satoshi Iwamoto de la Universidad de Tokio y Yasutomo Ota de la Universidad de Keio, demostraron numéricamente la ampliación de 1000 veces anterior de la topología brechas de banda en PhC magneto-ópticos (MO) epsilon-near-zero (ENZ) en comparación con los resultados informados anteriormente.

El MO-PhC bidimensional propuesto se compone de prismas de MO triangulares con una red de panal incrustada en una placa de silicio. Con un campo magnético aplicado, se imparten propiedades topológicas no triviales a las bandas prohibidas fotónicas de apertura. En general, el tamaño de la brecha topológica es extremadamente pequeño en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas, debido a respuestas muy débiles en materiales de OM que ocurren naturalmente.

Por el contrario, las respuestas de MO se pueden mejorar al reducir los elementos constantes de permitividad diagonal de los materiales de MO con la ayuda de metamateriales artificiales. Como caso extremo, los MO-PhC con elementos de permitividad diagonal ENZ conducen a una gran ampliación de los tamaños de las brechas topológicas.

Se construyó una calle de un solo sentido para la luz con la combinación de dos ENZ-MO-PhC con la magnetización opuesta. El transporte inmune unidireccional y de retrodispersión de la luz se obtuvo numéricamente en la interfaz entre dos PhC. Y el rendimiento del transporte se mantuvo sin cambios incluso con defectos de gran tamaño y curvas pronunciadas. + Explora más

Investigación sobre el estado topológico del cristal fotónico más allá del límite de difracción óptica