报告题目：变换光学波导阵列中的光学模拟

报告人：刘辉教授  南京大学

报告时间：2022/12/14 19:00-20:00

报告地点：腾讯会议 ID：459-359-967

报告摘要：近年来, 超构材料迎来了极为快速的发展，尤其是其具有将电磁辐射耦合到亚波长尺度的能力，满足了高速发展的现代科学技术对光学元器件的高性能、微型化以及集成化的新要求。另一方面，研究者们将变换光学的思想应用到光子芯片的设计中，带来了很多新颖功能的片上器件。譬如，高度集成无模式串扰片上大角度转弯器件、基于麦克斯韦鱼眼透镜的光波导路由，以及片上模式尺寸转换器件等。除此之外，近年来，人们基于人工微结构中的变换光学，利用超构光子芯片开展类比引力研究，从而在小芯片上演绎大宇宙。在报告中，我们将从变换光学类比研究弯曲时空中的光子传播出发，构建可以类比弯曲时空度规的波导阵列，开展了弯曲时空的光学模拟，主要讲述以下两个方面的工作。一是，我们利用林德勒度规研究非惯性框架中的量子行走。该度规在数学上等价于史瓦西黑洞附近的事件视界。我们利用耦合系数与格点位置呈线性关系的非均匀光波导阵列类比构建该视界，观察到视界对单光子和全同双光子捕获的现象。该现象符合经典物理中黑洞对物质的捕获。而对于路径纠缠态，出现与直觉相反的光子逃逸现象。进一步研究发现该逃逸现象的机制不同于霍金辐射。二是，我们利用变形的光子石墨烯实现了无质量的狄拉克费米子在具有规范场的拓扑时空中类量子现象的研究。相较于大多数变换光学工作仅仅模拟了弯曲时空，该工作将凝聚态物理中规范场的概念引入到变换光学波导阵列的设计中。这种结合弯曲时空与人工规范场的二维波导阵列可以同时产生和传递光子涡旋态，甚至可以控制片上光子的轨道角动量。

报告人简介： 刘辉，南京大学物理学院教授，博士生导师，南京大学物理学院副院长，固体微结构物理国家重点实验室副主任。2003年南京大学博士毕业；2004-2005年美国加州大学伯克利分校博士后；2008年德国斯图加特大学访问学者；2009年香港科技大学访问学者；2011年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”；2012年入选南京大学登峰人才计划B层次；2014年获得杰出青年基金资助；2014年获得中国光学学会王大珩光学奖；研究成果入选中国光学杂志社评选的2013年“中国光学重要成果”；2019年获得中国光学学会光学科技奖一等奖。

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