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迷信研讨

昆明学院杨海研讨团队在国际高等别刊物上颁发文章:声谷霍尔拓扑绝缘体中的多通道输运

来历:物文迷信与手艺学院 作者:文图/杨海研讨团队 宣布时候:2021年02月26日 10:23:23

克日,昆明学院物文迷信与手艺学院杨海研讨团队在APS国际物理学期刊 Physical Review Applied 上以“Multichannel Topological Transport in an Acoustic Valley Hall Insulator”为题颁发对于声波分束和聚合的研讨功效。

声响在氛围中能够四方八面传布,若何让声波单一标的目的传布和分叉,即分束,又能让声波像电子波一样完成计较机的逻辑运算,也便是咱们可否节制声波只能朝一个标的目的或几个标的目的传布,这几个题目一向是迷信家很是存眷的题目。

昆明学院物文迷信与手艺学院杨海传授课题组在完成实际计较和制备样品的根本上,在中国迷信院北京声学研讨所贾晗传授课题组指点下完成尝试丈量,经由过程两种差别谷界面态的研讨,不只在实际上展现谷界面态的声波分束和聚合景象,并且在尝试中考证了谷界面态的多通道传输。

在研讨中,空心三启齿圆柱组成二维三角晶格,它的空间反演对称性能够经由过程扭转来突破,对称性降为能够C3v从减低到C3。,以此完成对称破缺。以下图1,杨海课题组计较给出二维声子晶体布局、差别扭转角度对应的能带布局和相变图,能够看到经由过程扭转圆柱,声响构成环流,环流分为顺时针和逆时针。

 

1二维声子晶体、带布局和相变图

按照上图中的相变图机关具备差别界面(Zigzag界面和Armchair界面)的异质结,杨海课题组实际计较出以下图2所示的带布局和谷态声压散布。能够看出,具备Armchair界面的异质布局的谷界面态存在于全部动量空间中;但是,具备zigzag界面的异质布局的谷界面态只存在于动量空间的一半。是以,具备zigzag界面的异质布局的谷界面态是纯谷态,而具备armchair界面的异质布局的谷界面态是夹杂谷态。这类特征为穿插波导中的声波分束和聚合供给了根本。

2 具备Zigzag界面(程度)和Armchair界面(竖直)的两种异质布局、对应的色散干系,和响应的的总压力场散布

鄙人图中,从实际上给出了圆柱曲折、圆柱变为浮泛、圆柱变为无序,都不影响谷态的单向传输(a1-a4)。内插图中白色表现界面。

谷界面态的妥当性的实际证实

在界面彼此垂直的穿插波导中,尝试考证了实际上的声波分束和聚合,以下图4所示。

谷界面态声波分束和聚合和逻辑门功效

最初,在上述成果的根本上,完成声波分束和聚合,并在尝试上完成庞杂波导中谷界面态的多通道输运。以下图5所示,操纵具备差别途径的庞杂波导,能够将某个标的目的的声波近乎无损的传输到一或多个特定的标的目的,比方单通道传输中向右传布,双通道传输中向上和下传布,和三通道传输中向上、下和右传布。另外,只需谷界面状况频次适合,差别标的目的传输的声波振幅能够使之相称。这些成果有助于操纵具备差别界面的庞杂波导机关多通道声谷拓扑输运器件。

5多通道传输的尝试考证

本研讨任务操纵zigzagarmchair界面的谷界面态的差别,不只完成了穿插波导谷界面态的声波分束聚合景象,并获得了一个可控逻辑门。更主要的是,谷界面态的多通道声学拓扑输运获得了摹拟和尝试的考证。研讨为摸索庞杂波导中多通道声谷拓扑输运供给了一种有用的方式,这类方式能够推行到其余声谷资料(如水下和弹性声子晶体)