A fotônica topológica é uma área emergente que oferece oportunidades sem precedentes para controlar o fluxo de luz em circuitos integrados fotônicos. Com a introdução de fases topológicas não triviais, uma via de mão única para a luz é viável em cristais fotônicos (PhCs) e outras plataformas. Como uma pista de tráfego de mão única rigidamente regulamentada, a luz não pode ser refletida de volta nessas estruturas exóticas.
No entanto, esse transporte unidirecional de luz em comprimentos de onda visíveis e infravermelho próximo pode não ser robusto contra defeitos de fabricação fortes devido à proteção topológica insuficiente. Além disso, o confinamento de modo pobre e a largura de banda limitada dificultam o desenvolvimento futuro de circuitos integrados fotônicos topológicos de alta densidade.

Para resolver esses problemas, em um estudo recente publicado na ACS Photonics , Liu Tianji do Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) da Academia Chinesa de Ciências, colaborando com Satoshi Iwamoto da Universidade de Tóquio e Yasutomo Ota da Universidade Keio, demonstrou numericamente o aumento de 1.000 vezes acima da topologia bandgaps em épsilon-near-zero (ENZ) magneto-óptico (MO) PhCs em comparação com os resultados relatados anteriormente.

O MO-PhC bidimensional proposto é composto por prismas triangulares de MO com uma rede em forma de colmeia embutida em uma placa de silício. Com um campo magnético aplicado, propriedades topológicas não triviais são transmitidas aos bandgaps fotônicos de abertura. Em geral, o tamanho do gap topológico é extremamente pequeno nos comprimentos de onda do visível e do infravermelho próximo, devido a respostas muito fracas em materiais MO naturais.

Por outro lado, as respostas de MO podem ser aprimoradas reduzindo elementos constantes de permissividade diagonal de materiais MO com a ajuda de metamateriais artificiais. Como um caso extremo, MO-PhCs com elementos de permissividade diagonal ENZ levam a um grande aumento dos tamanhos dos intervalos topológicos.

Uma via de mão única para luz foi construída com a combinação de dois ENZ-MO-PhCs com magnetização oposta. O transporte imune unidirecional e de retroespalhamento da luz foi obtido numericamente na interface entre dois PhCs. E o desempenho do transporte permaneceu inalterado mesmo com defeitos de grande porte e curvas acentuadas. + Explorar mais

Pesquisa sobre o estado topológico do cristal fotônico além do limite de difração óptica