Guía de lectura：
La Universidad de Würzburg colaboró con físicos de la Universidad de Rostock para desarrollar un dispositivo de embudo óptico. Utilizando el mecanismo físico del “efecto de piel no hermítica”, el equipo de investigación liderado por el profesor Alexander Szameit de la Universidad de Rostock puede enfocar la señal de luz en la fibra óptica de 10 kilómetros de longitud en un punto específico, realizando el “embudo óptico”. Puede ser utilizado como una nueva plataforma para detectores ópticos hiper-sensibles. El profesor Ronny Thomale es profesor de física teórica de la materia condensada en la Universidad Julius-Maximilian de Würzburg. Descubrir y describir teóricamente nuevos estados cuánticos de la materia es una de sus principales áreas de investigación. “En la práctica de los físicos teóricos, uno de los momentos más emocionantes es desarrollar una teoría para un nuevo fenómeno físico y luego buscar nuevos experimentos para estimular este efecto”, dijo.
Antecedentes de la investigación：
La materia topológica se ha convertido en uno de los campos más activos en la física moderna. El término topología, que proviene del griego antiguo y significa “aprendizaje” y “lugar”, es una disciplina basada en las matemáticas que ahora se ha extendido ampliamente a la física, incluida la óptica. Los materiales topológicos, junto con otros materiales sintéticos, forman una dirección de investigación más amplia – los metamateriales topológicos. No contentos con los ingredientes físicos y químicos proporcionados por la naturaleza, los físicos han desarrollado cristales sintéticos que consisten en grados de libertad artificialmente adaptados. El embudo de luz, desarrollado por Thomale y Szameit, selecciona una fibra topológica que conduce la luz a lo largo de la fibra mientras permite una resolución espacial detallada. Cuando tratamos con sistemas periódicos, a menudo se aproxima como “expansión infinita”, porque pequeños cambios en el límite no causan una desviación obvia del sistema. Sin embargo, recientemente se ha propuesto que cuando las propiedades no hermíticas en algunos sistemas no son causadas por ganancia y pérdida, sino por la presencia de una interfaz en una red anisotrópica que lleva a la localización de todos los modos propios en esa interfaz, este fenómeno se llama “efecto de piel no hermítica”. Este efecto ha provocado un acalorado debate en sistemas topológicos no hermíticos sobre la validez del límite del cuerpo correspondiente a BBC. BBC es un concepto importante en la física topológica, que requiere que los cuerpos y límites coexistan, y la cantidad de cuerpos puede ser utilizada para predecir las propiedades de los límites. El equipo logró un enrejado fotónico no hermítico controlando el acoplamiento anisotrópico. La aparición de la interfaz conduce al colapso de todo el espectro de modos intrínsecos y a la localización exponencial de todos los modos en la interfaz. Por lo tanto, cualquier campo de luz en el enrejado, independientemente de su forma y posición de entrada, se mueve hacia esta interfaz, un fenómeno topológico conocido como “efecto de piel no hermítica”. Basándose en este fenómeno, el equipo demostró un embudo de luz eficiente que puede enfocar señales de luz desde una fibra óptica de 10 kilómetros de longitud en un punto específico y puede aplicarse a detectores ópticos altamente sensibles.
Investigación Innovadora: – Enfoque de la señal de luz en una fibra óptica de 10 kilómetros de longitud
El equipo logró un efecto conocido como “embudo óptico”: basado en el “efecto de piel no hermítica”, las señales de luz en una fibra óptica de 10 kilómetros de longitud pueden enfocarse en un punto específico en el cable. El método específico es el siguiente: controlando el acoplamiento anisotrópico en el bucle de fibra óptica, el enrejado se conecta con diferentes direcciones de anisotropía para producir el efecto embudo de luz. este efecto depende del efecto de piel no hermítica causado por el acoplamiento anisotrópico y sus características topológicas no triviales. Este trabajo permite a las personas comprender el efecto de la piel en el marco del estado topológico de la materia. El equipo comparó dos modelos: 1 modelo SSH de Hermite (Fig. 2A), que consiste en cadenas de enrejado acopladas de vecinos más cercanos con constantes de acoplamiento alternas, con acoplamiento alternado e isotrópico, como se muestra por las diferentes sombras de las flechas naranjas. (2) el modelo de efecto de piel (figura 2B), con acoplamiento anisotrópico alternado, indicado por flechas negras de diferentes tamaños, esta anisotropía conduce a no hermíticas.
