摘要：为了解决产生光量子霍尔效应的模型存在的边界态局域较弱和带宽较窄问题,构建了三角复式晶格光子晶体,并利用简约布里渊区中心点的能带简并得到奇宇称的p轨道和偶宇称的d轨道。首先,通过晶胞缩放反转两个轨道的位置,使拓扑相位发生变化。然后,分析了影响拓扑平庸结构带隙和非平庸结构带隙的主要因素。最后,对两种结构的介质柱半径和缩放距离进行了优化计算,找到实现两种结构最大公共带隙的最优参数,可实现的最大相对带宽为24.59%。在最优结构参数的基础上构建边界结构并计算出边界态色散曲线,结果表明,该边界态在有效带宽为0.0435时具有较强的自旋方向锁定和边界电磁场局域效应。

摘要：构建了二维六角蜂窝晶格的两种结构,让散射体和基体材料反转.由于特有的点群对称,该晶格在布里渊区中心具有类比电子体系的p轨道和d轨道.在散射体和基体反转的两种结构中, p轨道和d轨道也直接实现了反转.定量分析了产生轨道反转的原因来自于低频局域共振产生空气带和介质带的反转.通过p轨道和d轨道的宇称特性,构建了类比电子体系量子自旋霍尔效应的赝自旋态.通过Γ点处有效哈密顿量的分析,揭示轨道反转导致的拓扑相变.通过结构的优化,构建了基于赝自旋的拓扑边界态.电磁波仿真模拟和能流矢量分析证明了结构具有电子体系量子自旋霍尔效应的特性,即自旋与传播方向锁定和拓扑保护.结果也证明经典波量子自旋霍尔效应的实现可以不经历带隙关闭的过程.与同类型的研究相比较,本文的结构不需要晶格的缩放,具有设计简单、带隙宽和边界态局域性较强的特点.