主 讲 人 ：宋立敏    

活动时间：10月18日10时00分    

地　　点：理科群2号楼B509

讲座内容：

分形是一种迷人的结构，其中较小的子部分具有整个系统的某些特征，通常称为自相似性。分形在自然界中无处不在，可以用来研究非整数维度的物理性质，近年来在凝聚态物理、声学、光学等诸多领域引起了广泛的兴趣。光子学体系为分形提供了一个丰富的研究平台，以展现其多方面的特征和复杂现象，例如分形衍射模式、分形光场、时间分形、谐振腔复杂激光模式、分形（高阶）拓扑绝缘体等，并且在高灵敏度传感器、半导体激光器与光量子芯片等领域具有潜在应用价值。

另一方面，拓扑光子学是一个新兴研究领域，它将拓扑的概念从数学和凝聚态物理拓展到光学。然而，拓扑能带理论是基于整数维的平移不变性，而分形的存在打破了这种不变性，从而无法直接利用拓扑能带理论中的动量空间、布里渊区、能带结构等概念。那么，是否能利用人工合成的光学平台来实现一种结构，既保留平移对称性，又展现分形自相似性呢？

这里利用连续激光直写技术制备了一种新型类分形光子晶格，这种晶格是通过在二维平面上平移第一代谢尔宾斯基（Sierpinski gasket）分形原胞来构建的，其结构支持整体平移对称性和局部分形自相似性，二者的共同作用导致了该结构的能带中同时具有奇异和非奇异平带。实验观测到了类分形光子晶格中的具有实空间拓扑特性的平带环形态——不可收缩环形态（noncontractible loop state）。不可收缩环形态在其围绕的环面中显示出实空间拓扑，这种拓扑性质与平带的能带接触简并（包括与相邻色散带之间的“点”接触简并和简并平带之间的“面”接触简并）处波函数的奇点直接相关。晶格形状的灵活控制为操纵拓扑模式提供了新的自由度，实现了非常规的鲁棒平带局域模式。这项工作不仅加深了对拓扑平带物态背后机制的理解，而且为探索平带简并、分形结构和能带拓扑相互作用产生的基本现象开辟了新的途径。

主讲人介绍：

宋立敏博士就读于南开大学物理科学学院、弱光非线性光子学教育部重点实验室。主要从事拓扑光子学、非线性光学等方面的研究，包括光子拓扑绝缘体、高阶拓扑角态、光子平带局域态、非局域非线性介质中的空间光孤子、光束传输特性等。在Laser & Photonics Reviews、Advanced Optical Materials、APL Photonics、Optics Letters、Optics Express、Physical Review A等学术期刊上发表论文20余篇。曾获河北省优秀硕士学位论文、河北省自然科学二等奖（排名第三）。