人民網(wǎng)北京3月6日電 近日，記者從清華大學(xué)獲悉，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授宋清華，研究員李勃，中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)材料學(xué)院教授周濟(jì)與合作者在拓?fù)涔鈱W(xué)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，首次提出一種實(shí)動(dòng)量拓?fù)涔庾泳w的概念，揭示了無(wú)序中穩(wěn)定拓?fù)涞男纬蓹C(jī)制，并實(shí)現(xiàn)了光子晶體的有效信息編碼。相關(guān)研究成果以“無(wú)序輔助的實(shí)動(dòng)量拓?fù)涔庾泳w”為題，在線發(fā)表于《自然》。

據(jù)了解，在光學(xué)中，連續(xù)域束縛態(tài)（BIC）是一種特殊的光學(xué)奇點(diǎn)，其能量被局域化，無(wú)法向外傳播，從而在動(dòng)量空間中形成一個(gè)不輻射、Q值無(wú)窮大的偏振奇點(diǎn)。圍繞該奇點(diǎn)的偏振分布具有非平庸的拓?fù)浜?。因此BIC在渦旋光產(chǎn)生、場(chǎng)增強(qiáng)和高Q值等光學(xué)應(yīng)用中具有廣闊的前景，對(duì)拓?fù)涔鈱W(xué)領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)影響。

傳統(tǒng)利用超表面和光子晶體實(shí)現(xiàn)的BIC通常依賴于嚴(yán)格的周期性結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的無(wú)序會(huì)破壞周期性，導(dǎo)致BIC退化成準(zhǔn)BIC（即QBIC），其拓?fù)湫再|(zhì)也隨之消失。因而，過(guò)去關(guān)于BIC的研究通常會(huì)盡量減輕無(wú)序的影響。無(wú)序性為結(jié)構(gòu)控制提供了額外的自由度，這在波前調(diào)控應(yīng)用中至關(guān)重要。如何在BIC中引入有效的無(wú)序信息而不破壞BIC的拓?fù)涮匦?，成為拓?fù)涔鈱W(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。

為了解決這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)首次提出了一種實(shí)動(dòng)量拓?fù)涔庾泳w的概念。該研究提出了無(wú)序輔助的實(shí)動(dòng)量拓?fù)涔庾泳w，為拓?fù)涔鈱W(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新的方向。這一創(chuàng)新性研究有望推動(dòng)光子芯片等微納光學(xué)器件的發(fā)展，并可應(yīng)用于高穩(wěn)定性高容量的光通信技術(shù)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)光的生成、高維量子糾纏技術(shù)、生物粒子的精細(xì)光學(xué)操控、AR/VR顯示器件等多個(gè)領(lǐng)域。（李昉、實(shí)習(xí)生高云晴）

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