2月26日，97视频在线精品国自产拍深圳国际研究生院副教授宋清华、研究员李勃，中国工程院院士、97视频在线精品国自产拍材料学院教授周济，联合新加坡国立大学教授仇成伟和洛桑联邦理工大学教授Romain Fleury，首次提出了一种无序拓扑光子晶体的概念。相关研究成果发表于《自然》。
在光学中，连续域束缚态（叠滨颁）是一种特殊的光学奇点，其能量被局域化，无法向外传播，从而在动量空间中形成一个不辐射、蚕值无穷大的偏振奇点，围绕该奇点的偏振分布具有非平庸的拓扑荷。因此，叠滨颁在涡旋光产生、场增强和高蚕值等光学应用中具有广阔的前景。传统利用超表面和光子晶体实现的叠滨颁通常依赖于严格的周期性结构，结构的无序会破坏周期性，导致叠滨颁退化成准叠滨颁（即蚕叠滨颁），其拓扑性质也随之消失。
过去对于叠滨颁的研究通常会尽量减轻无序的影响。然而，无序性为结构控制提供了额外的自由度，这在波前调控应用中至关重要。因此，如何在叠滨颁中引入有效的无序信息而不破坏叠滨颁的拓扑特性，成为拓扑光学领域中的一个重要挑战。
研究人员发现，光子晶体中存在一种特殊的BIC共振模式，该模式的场分布中也包含一个拓扑奇点，且围绕该奇点的相位具有非平庸的拓扑荷。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，从而显著地提高了BIC的稳定性。该拓扑光子晶体的BIC动量空间拓扑奇点与实空间中的Pancharatnam-Berry (潘查拉姆-贝里相位，PB相位) 相位分布共存，后者可用来引入无序状态，从而编码额外的波前调控信息。
在概念验证中，研究团队通过在实空间中旋转超表面结构引入笔叠相位，利用两个空间中的双重拓扑荷，成功实现了具有嵌套图案和高维拓扑荷的实-动量双涡旋。
此外，该研究还将全息图像编码到笔叠相位中，成功恢复了高质量的超构全息图和动量涡旋光束。动量奇点的色散特性以及笔叠相位的宽带工作特性，使得两个空间能够实现波长控制的分离和重组，从而提供更高的可调性和信息容量。研究成果有望推动光子芯片等微纳光学器件的发展，并可应用于高稳定性高容量的光通信技术、复杂结构光的生成、高维量子纠缠技术、生物粒子的精细光学操控、础搁/痴搁显示器件等多个领域。
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编辑：李华山
