論文の概要: Topological laser in a two-dimensional Su-Schrieffer-Heeger lattice with artificial gauge flux
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.07751v1
- Date: Thu, 10 Apr 2025 13:45:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-11 12:24:33.451954
- Title: Topological laser in a two-dimensional Su-Schrieffer-Heeger lattice with artificial gauge flux
- Title（参考訳）: 人工ゲージフラックスを持つ2次元Su-Schrieffer-Heeger格子の位相レーザー
- Authors: Yi-Ling Zhang, Yang Liu, Zhi-Kang Lin, Jian-Hua Jiang,
- Abstract要約: トポロジカルレーザーは、その頑丈さと非自明なトポロジに由来する特徴で知られており、近年、フォトニクスの研究の焦点となっている。
人工ゲージフラックス挿入により誘導される2次元Su-Schrieffer-Heegerフォトニック格子に基づくトポロジカルレーザーを提案する。
これらの結果は、トポロジカルレーザーにおけるOAM制御の重要な理論的洞察を与え、レーザーと光学系の高精度工学の進歩の道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.593035857963427
- License:
- Abstract: Topological lasers, known for their robustness and unique features originating from nontrivial topology, have recently become a focal point of research in photonics. In this work, we propose a topological laser based on two-dimensional Su-Schrieffer-Heeger photonic lattices as induced by artificial gauge flux insertion. The underlying effect, called the topological Wannier cycles, is characterized by topological local modes with continuously tunable frequency and orbital angular momentum emerging in two photonic band gaps. These topological local modes enable single-mode large-area lasing in each photonic band gap with both topological robustness and exceptional tunability in frequency and OAM properties, setting a notable contrast with previous topological lasers. We further discuss both localized and extended artificial gauge flux insertion and compare their properties. We find that extended gauge flux achieves significantly higher laser output intensity and larger single-mode area under laser-gain conditions, outperforming the local gauge flux configuration in both output intensity and resilience against disorders. We also elucidate the precise mechanisms by which nonlinear gain and gauge flux govern the photon dynamics in various regimes. These results provide crucial theoretical insights for OAM control in topological lasers and pave the way for advancements in high precision engineering of lasers and optical systems.
- Abstract（参考訳）: トポロジカルレーザーは、その頑丈さと非自明なトポロジに由来する特徴で知られており、近年、フォトニクスの研究の焦点となっている。
本研究では, 人工ゲージフラックス挿入による2次元Su-Schrieffer-Heegerフォトニック格子に基づくトポロジカルレーザーを提案する。
トポロジカル・ワニエ・サイクル(英語版)と呼ばれる基礎的な効果は、2つのフォトニックバンドギャップに現れる連続的な調整可能な周波数と軌道角運動量を持つ位相的局所モードによって特徴づけられる。
これらのトポロジカル・ローカル・モードは、トポロジカル・ロバスト性および周波数およびOAM特性の両面において、各フォトニック・バンドギャップにおける単一モードの大面積ラシングを可能にし、以前のトポロジカル・レーザーと顕著な対比を成す。
さらに、局所的および拡張された人工ゲージフラックス挿入について論じ、それらの特性を比較した。
拡張ゲージフラックスは, レーザゲイン条件下では, 出力強度と耐障害性の両方において, 局所ゲージフラックス構成に優れ, レーザ出力強度と単一モード面積を大きく向上することがわかった。
また、非線形ゲインとゲージフラックスが様々な状態における光子力学を制御している正確なメカニズムを解明する。
これらの結果は、トポロジカルレーザーにおけるOAM制御の重要な理論的洞察を与え、レーザーと光学系の高精度工学の進歩の道を開く。
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