讲座：二维光子晶体中拓扑性的界面态
地点：0638太阳集团308
时间：2015.7.15, 15:00–16:00
主讲人：张昭庆
简介：
在光子晶体中产生界面态决非易事。最近我们发现一维光子晶体的能带的Zak 相位和对应的半无限大系统的带隙内的表面阻抗有严格的关系。Zak相位是一维周期性结构的Berry相位。在经典波中发现的“体-表面”对应，与在拓扑绝缘体中发现的“体-边缘”对应类似。它不仅为我们提供了一个证明在光子、声子系统中存在界面态的工具，而且使得设计一个界面态出现在一组指定的带隙中的光子（声子）系统成为可能。
为了实验上证明“体-表面”对应，我们在声子晶体的声学格波中构造了一个拓扑相变点，在该点处发生能带反转，体能带的Zak相位根据系统参数的变化而变化。因而，带隙的拓扑性质发生变化，而且在两个具有不同的拓扑性质的带隙的分界面处会形成表面态。
体表面态也被推广到在某些二维的光子晶体中创造界面态。我们可以看到，如果在界面两边的光子晶体接近于两个偶极子模式和一个单极子模式随机简并的类狄拉克点，就总能产生界面态。另一个例子中，具有两个互为倒结构的光子晶体的交界面，在最低的能带之上他们有相同的带隙，这代表着一大类的超材料。只要光子晶体在沿界面方向有平均的镜面对称，界面态就会存在。界面态的稳定性源于二维约化到以为的时候最低能带的Zak相位的差别。这是因为Zak相位与Wannier函数的分布相关，而且光子晶体的最低能带的能量更集中于高介电常数的部分。因此，互为倒结构的两种光子晶体的最低体能带的Zak相位不同，正是这样才保证了界面态的存在。
主讲人介绍：
张昭庆，物理学教授。1974年在美国宾夕法尼亚大学获得物理博士学位，之后在明尼苏达大学做博士后。1979-1989年在北京科学院物理研究所工作。1989-1994期间在美国Exxon公司实验室访问。1994年加入香港科技大学物理系。2011年以荣誉退休的物理教授退休，现在担任香港科技大学物理系顾问。研究领域包括多体物理，分形，随机介质中的输运和局域化，光子、声子晶体。最近对超材料的有效介质理论，强束缚区域的Anderson局域和界面态等领域感兴趣。迄今在包括Nature Physics, Nature Materials, Physical Review Letters等国际杂志上发表论文160余篇，并在2011-2013年担任PRE编辑委员会委员。
