Lasing no recíproco en cavidades topológicas de geometrías arbitrarias

Área de la Ciencia:

• La fotónica
• Física de la materia condensada
• Ingeniería óptica

Sus antecedentes:

• Las cavidades de resonancia son fundamentales en los fenómenos basados en ondas, pero enfrentan limitaciones en la integración de dispositivos ópticos debido a la geometría y la reciprocidad.
• Los diseños actuales de dispositivos ópticos están limitados por las propiedades inherentes de las cavidades resonantes tradicionales.

Objetivo del estudio:

• Diseñar cavidades topológicas no recíprocas independientes de la geometría para la fotónica integrada.
• Permitir el acoplamiento controlado de la emisión estimulada desde los estados de borde topológico a las salidas específicas de la guía de ondas.

Principales métodos:

• Utilizó invariantes topológicos para definir estructuras fotónicas con propiedades de límite distintas.
• Los estados de borde fotónico unidireccional diseñados en las interfaces de estas estructuras.
• Se ha demostrado la emisión por láser de estas cavidades topológicas en longitudes de onda de telecomunicaciones.

Principales resultados:

• Se han logrado cavidades topológicas integradas no recíprocas e independientes de la geometría.
• Emisión estimulada acoplada desde estados de borde unidireccional a una salida de guía de onda seleccionada.
• Demostró una relación de aislamiento superior a 10 decibelios para el transporte de luz no recíproco.

Conclusiones:

• La demostración experimental del láser desde cavidades topológicas abre caminos para circuitos topológicos complejos.
• Permite la generación integrada y robusta y el transporte de fotones en regímenes clásicos y cuánticos.
• Supera las limitaciones fundamentales de las cavidades de resonancia tradicionales para la integración fotónica avanzada.