研究人员在简并光学腔中实现非埃尔米特异常点

合成晶格和波前角分辨带结构光谱的方案。图片来源：杨牧等

近日，由中国科学技术大学郭光灿教授领导的研究团队在简并光学腔中构建了非隐士（NH）合成轨道角动量（OAM）维数，并观测了异常点（EPs）。这项研究发表在《科学进展》上。

在拓扑物理学中，NH系统描绘了具有复杂能谱的开放系统。特殊点是NH系统的独特功能之一。为了研究EPs，该团队构建了合成的一维晶格，并在简并光学腔中建立了拓扑模拟平台。基于该平台，引入额外的伪动量作为参数，在二维动量空间中构造狄拉克点。一对EP可以通过在狄拉克点周围引入非埃尔米特摄动来获得。

对于传统方法来说，NH系统中复杂能谱的检测可能很麻烦。研究小组开发了一种称为波前角分辨带结构光谱的方法，以研究基于合成OAM的复杂能谱。使用这种方法，该团队不仅检测了动量空间中的EP，还检测了EP的关键特征，如体费米弧，奇偶校验时间对称破坏跃迁，能量交换和半整数带绕组。

与传统的拓扑模拟相比，光子合成尺寸表现出极大的灵活性。通过在合成维度上调整参数，团队观察到复杂能量的交换，因为调谐的动量围绕着EP，这直接证明了拓扑能带黎曼表面的特征。

团队搭建的简并光学腔内仿真平台可用于未来拓扑物理的探索和全光器件的开发。审稿人高度赞赏这项工作，他说：“由于大型非埃尔米特系统在数值上难以研究，像目前工作一样的实验实现可以提供新的和重要的见解，特别是在技术应用方面。

更多信息：Mu Yang等人，沿合成轨道角动量维度实现特殊点，科学进展（2023）。DOI： 10.1126/sciadv.abp8943

期刊信息：科学进展