非ヘルミティア結合共振器アレイにおけるトポロジカルな位相遷移

Topological Phase Transition in the Non-Hermitian Coupled Resonator Array.

• Yutian Ao
• Xiaoyong Hu
• Yilong You
• Cuicui Lu
• Yulan Fu
• Xingyuan Wang
• Qihuang Gong

抄録

2次元非ヘルミティア型トポロジカルフォトニック系では、トポロジカル状態の物理が複雑であり、トポロジカル相転移の解明と精密なアクティブ制御の実現に大きな課題がある。ここでは、2次元パリティ-時間対称性結合共振器光導波路系において、トポロジカル相転移が存在することを証明する。トポロジカル相転移の出現条件は、結合強度と利得損失量の解析的代数的関係で記述される。この枠組みでは、サイトリングをポンピングすることでトポロジカル状態とトリビアル状態の間でシステムを切り替えることができる。本研究は、トポロジカル状態を制御するための新しい自由度を提供し、非ヘルミティアントポロジカルフォトニクスを研究するためのスキームを提供するものである。

In a two-dimensional non-Hermitian topological photonic system, the physics of topological states is complicated, which brings great challenges for clarifying the topological phase transitions and achieving precise active control. Here, we prove the topological phase transition exists in a two-dimensional parity-time-symmetric coupled-resonator optical waveguide system. We reveal the inherent condition of the appearance of topological phase transition, which is described by the analytical algebraic relation of coupling strength and the quantity of gain-loss. In this framework, the system can be switched between the topological and trivial states by pumping the site rings. This work provides a new degree of freedom to control topological states and offers a scheme for studying non-Hermitian topological photonics.