可定制声光拓扑绝缘体

声光单向态同调控

在同一个单元胞内分别定制声波与电磁波的拓扑带隙，实现伪自旋依赖的边缘态。

Xu, Ganggang · Li, Xiaoshuang · Ma, Tianxue · Liu, Xixuan · 孙小伟 · 王跃生

International Journal of Mechanical Sciences 2025

技术优势

同一单元胞定制两种波

无需依靠能带反转，多目标优化直接生成一对拓扑性质不同的单元胞，分别最大化声波和电磁波的带隙匹配。

两种波都有单向边缘态

在两种波中都验证了伪自旋依赖的拓扑边缘态，其具有单向传输特性，且对背散射和缺陷有鲁棒性。

应用场景

• 声光多功能器件：用同一结构分别设计声波与光波的带隙，实现单一平台上的声光多功能集成。
• 拓扑波导：利用伪自旋依赖的边缘态实现无背散射的声波和电磁波单向传输。
• 高鲁棒性传感器：拓扑保护使传感信号对缺陷和扰动免疫，提高声光传感器的可靠性。
• 片上信号处理：在片上同时操控声波与电磁波，以拓扑边缘态实现低损耗信号传输与处理。