弹性声拓扑波导临界耦合

利用固态声学（弹性波）体系，探索并实验验证了由拓扑绝缘体边界构成的“波导”与“环形谐振腔”二者之间的“临界耦合”现象。研究发现，与传统“波导-谐振器”系统中的“临界耦合”相比，基于拓扑绝缘体边界的“临界耦合”既具有类似性，又具有重要的区别及优势。研究同时发现，处于这两类模式工作状态下的环形谐振器均可与拓扑绝缘体边界波导发生“临界耦合”。由于拓扑绝缘体边界具有“自旋-动量锁定（spin-momentum locking）”的特性，由其构成的“波导-谐振器”系统中的“临界耦合”将具有独特优势。如图7所示，当工作于回音壁模式的环形谐振器与波导发生“临界耦合”时，二端口系统将可具有同时为零的透、反射系数（S21=0且S21=0）。这区别与传统系统中的临界耦合，其仅具有零透射（S21=0），反射不为零（S11≠0）。在临界耦合发生时，拓扑绝缘体边界构成的环形谐振器将如同一个能量“黑洞” ——只有能量流入，而无任何能量流出。这一独特优势将可为“波导-谐振器”系统带来更优的Q值及更大的能量密度；同时，在（未来的）集成光、声线路中，将可从根本上抑制由环形谐振器所带来的反射，极大降低大规模集成系统中的噪声。数据量295.76MB。