全新的解决方案是拓扑光子芯片的高效集成

近日，哈尔滨工业大学教授丁卫强团队在拓扑光子芯片领域取得重大突破，为拓扑光子芯片的高效集成提供了全新的解决方案。《自然通信》发布了相关成果。

由于鲁棒的传输特性，拓扑光子波导备受关注，但它限制了电影上功能器件的低输入/导出藕合效率的实际应用。传统的模式匹配方式依赖于电场模式的严格对准，但对于拓扑波导来说效率较低。

在这项研究中，丁卫强团队首次通过理论计算和实验验证，揭示了横向旋转匹配是拓扑波导高效莲藕的关键机制。研究表明，横向旋转和能量流传播的方向是自旋转?动量相互作用锁定，能量单向传输可以通过控制横向旋转分布来实现。基于此，团队使用遗传算法制作出只有1.2的尺寸×0.8 理论传输效率为96.3%的微平方米超高效耦合器，测试测量高达94.2%，显著高于报告结果。研究发现，横向旋转匹配机制具有普遍性，可扩展到其他拓扑结构，通过进一步深入提高藕合效率可以继续提高，数值模拟数据显示效率可以超过99%。

这一结果为拓扑光子芯片的大规模功能集成奠定了理论基础。