近日，北京大學(xué)物理學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)研究所“極端光學(xué)創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”的王劍威研究員、胡小永教授、龔旗煌教授團(tuán)隊(duì)與合作者近日提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于大規(guī)模集成光學(xué)的完全可編程拓?fù)?/span>光子芯片。

研究人員通過(guò)在硅芯片上大規(guī)模集成可重構(gòu)的光學(xué)微環(huán)腔陣列，首次實(shí)現(xiàn)了一種任意可編程的光學(xué)弗洛凱人造原子晶格，可獨(dú)立且精確調(diào)控每個(gè)人工原子及原子-原子間耦合（包括其隨機(jī)但可控的無(wú)序），進(jìn)而在單一芯片上實(shí)現(xiàn)了包括動(dòng)態(tài)拓?fù)湎嘧�、多晶格拓�(fù)浣^緣體、統(tǒng)計(jì)相關(guān)拓?fù)漪敯粜�、以及安德森拓�(fù)浣^緣體等一系列實(shí)驗(yàn)研究。

該工作拓寬了拓?fù)涔庾訉W(xué)邊界，使其首次具備了強(qiáng)可重構(gòu)與可編程性，為研究拓?fù)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=材料',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_7">材料科學(xué)、發(fā)展拓?fù)涔庾蛹夹g(shù)提供了一種全新途徑。

相關(guān)研究成果今日（2024 年 5 月 22 日）以“可編程拓?fù)涔庾有酒�”（A programmable topological photonic chip）為題，發(fā)表于《自然・材料》（Nature Materials）期刊。

圖片:搜狗截圖20240527223823.png

完全可編程的拓?fù)涔庾有酒?/div>

該拓?fù)湫酒�基于可重�?gòu)的集成光學(xué)微環(huán)陣列，在 11mm×7mm 的面積內(nèi)單片集成了 2712 個(gè)元件，包括 96 個(gè)高品質(zhì)因子微環(huán)陣列（品質(zhì)因子均達(dá)到 10⁵以上）、300 個(gè)可任意獨(dú)立調(diào)控的光學(xué)相移器與干涉儀（消光比達(dá)到 50dB 以上）。

該芯片首次成功實(shí)現(xiàn)了完全可編程的光學(xué)人造原子晶格。通過(guò)調(diào)控該拓?fù)湫酒�，可以�?shí)現(xiàn)人造原子間躍遷強(qiáng)度、躍遷相位的任意獨(dú)立調(diào)控以及晶格勢(shì)壘的任意構(gòu)造。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該拓?fù)湫酒�進(jìn)行了快速實(shí)時(shí)的編程重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了包括耦合強(qiáng)度和相位分別激發(fā)的弗洛凱拓?fù)浣^緣體相變、統(tǒng)計(jì)性質(zhì)相關(guān)的拓?fù)洮F(xiàn)象觀測(cè)（拓?fù)漪敯粜院屯負(fù)浒驳律�相變的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明）、以及實(shí)現(xiàn)多種不同晶格結(jié)構(gòu)下的拓?fù)浣^緣體（一維 SSH 拓?fù)浣^緣體、一維非厄米弗洛凱晶體、以及二維方形和蜂窩狀晶格中的弗洛凱拓?fù)浣^緣體）等不同功能。

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