近日，苏州实验室宋清华副教授（双聘）、李勃研究员（双聘）与清华大学周济教授、新加坡国立大学仇成伟教授、洛桑联邦理工大学Romain Fleury教授合作开展无序性连续域束缚态研究的相关成果，以“Disorder-assisted real-momentum topological photonic crystal”（无序辅助的实-动量拓扑光子晶体）为题，于2025年2月26日在线发表在《Nature》期刊。
在光学中，连续域束缚态（BIC）是一种特殊的光学奇点，其能量被局域化，无法向外传播，在涡旋光产生、场增强和高Q值等方向具有广阔的应用前景。研究团队提出了一种实动量拓扑光子晶体的概念（图1）。发现光子晶体中存在一种特殊的BIC共振模式，这种拓扑共振模式对结构微扰具有免疫性，当结构发生微小变化时，由于奇点的拓扑保护作用，该共振模式不会受到影响（图2），从而显著地提高了BIC的稳定性。该工作突破了传统利用超表面和光子晶体实现的BIC依赖于严格的周期性结构，尽量减少无序的影响的思路，通过无序性为结构控制提供了额外的自由度，从而实现额外的波前调控信息编码，为拓扑光学的设计提供更多的控制自由度，有望应用于大容量光通信、全息显示和光计算等领域。
图1 实-动量空间拓扑光子晶体效果示意图
图2 具有对结构微扰免疫的拓扑共振模式
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08632-9
供稿：课题组
