作者:安娜·德明，物理
（同organic）有机 当波导的几何参数围绕一个移动的异常点时，模式转移
信用:王兵 模式控制对于光通信和数据处理技术至关重要
无论是数据传输线中的连接和开关，还是光路中的某种非互易设备，控制输出模式是偶数还是奇数的能力都是关键
现在，中国和加拿大的研究人员已经展示了如何通过开发具有新移动特性的“特殊点”，在比以前更紧凑的设备中实现高效的光学模式传输
中国华中科技大学武汉光电国家实验室的研究员、这些最新成果报告的主要作者王冰解释说:“要实现体积最小、插入损耗低、效率高的这类器件总是一项挑战。”
为了应对这一挑战，他与武汉光电国家实验室、武汉理工大学、中国科学院上海超强激光科学研究中心和渥太华大学的合作者研究了“例外点”的行为——这是一个数学概念，最近因其描述的拓扑性质可能发生模式转换而引起微波和光学制导系统的兴趣
然而，以前在模式转换装置中利用特殊点的努力受到优化模式转换效率和传输的限制的阻碍，这不可避免地导致长波导不适合更紧凑的应用
王和他的合作者们第一次考虑了例外点可以移动的可能性
这允许它们在短得多的波导中实现高模式转移效率和透射率
什么是例外点？ 流形描述了一个拓扑空间，它在每一点上都与欧氏空间局部相似
在真实的一维空间中，这可能包括直线或圆，但不包括八位数，因为在欧几里得空间中找不到交叉点
复数包括实部和虚部，虚部与1的平方根成比例，通常用于描述物理系统中的阻尼行为
由于这两个分量，一维复流形被表示为一个叫做黎曼曲面的平面，它可以表示耗散系统中特定模式能量的特征值
例外点是两个模式相遇的分支奇点，这是允许系统中模式转移的拓扑性质
王和他的同事在氧化硅上制作了带有两个光栅的波导
光栅边缘的波纹影响系统的有效损耗
如果光栅宽度和光栅间距的曲线包围异常点的坐标，就会发生模式转换，因此奇数或偶数模式输入会导致奇数或偶数模式输出，具体取决于系统参数
然而，或者例外点靠近波导的入口端，使得本征值容易环绕它以进行有效的模式转移，但是由于系统的高损耗，透射率低
或者，例外点远离波导入口，使得模式转移效率受损，除非波导更长
移动到凹槽 王和他的同事们通过改变光栅的宽度和间距来解决波导长度和性能之间的权衡问题，这使得特殊的点可以移动
“移动异常点是一个概念上的突破，因为它们最初是在二维参数空间中考虑的，”王解释说，他自己也对这种方法的工作原理感到惊讶
事实上，他和他的同事一直致力于通过改变波导的光栅波纹来减少具有稳定异常点的损耗
“然而，通过这种方式，我们注意到例外点不再是固定的，”王告诉体育
（同organic）有机
在发展了解释这种效应的理论之后，他们能够用数值模拟来证实他们的结果
他们希望这种效应对集成器件中的光转换器、耦合器、滤波器和开关，以及宽带光隔离器和循环器有用，它们给光电路带来类似电子的方向偏置
他们还认为它应该适用于声波和物质波
接下来，他们计划实时操纵异常点
铌酸锂具有很强的电光效应，因此他们可以通过改变外部电场来控制波导的有效介电常数
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