（通讯员 周瑞）近日，我院电磁工程课题组林海副教授与湖北大学刘泱杰副教授合作，在拓扑光子学领域取得了新的研究进展，在《Photonics Research》（IF: 7.08，中科院1区Top）杂志发表题为“Higher-order valley vortices enabled by synchronized rotation in a photonic crystal”的研究论文。我院研究生周瑞为该论文第一作者，林海老师与刘泱杰老师为论文共同通讯作者，华中师范大学为第一完成单位。重庆大学许东辉副教授为文章提供物理概念指导并任共同作者（Senior coauthor）。本工作得到国家自然科学基金、湖北省科技厅青年基金、楚天。学者 “楚天学子”计划、国防科工局鸿鹊创新基金等项目的支持. 全文链接：https://doi.org/10.1364/PRJ.452598

图1：发表文献扉页截图。

近十多年来作为凝聚态物理前沿之一的拓扑物态概念广受关注，拓扑光子学是受其原理类比影响催生的崭新领域，旨在通过经典光学平台实现凝聚态物理中难以实验证实的量子物态。受新型高阶拓扑及其反常体边对应原理启发，该团队借助2021年提出的晶胞同步旋转(synchronized rotation)模型 [DOI: 10.1103/PhysRevA.104.L031502]，利用简单的三角格子构造了一种携带轨道角动量的高阶角态。本文中的理论和计算发现，这种角态携带的轨道角动量被能带结构中的谷(Valley)自由度锁定，其轨道角动量体现为光波函数的特定位置奇点（振幅为0，相位不定）。该工作从能谷自由度和光学角动量的角度开拓了新的高阶拓扑光学态原型，基于所提出的物理模型有望在THz频段实现基于谷自由度的高速信息传输与调控器件。

图2:（a）晶格内散射体同步旋转时系统量化极化值的变化;（b）θ=-30°，单胞Wannier中心在位置p，θ=30°, 单胞Wannier中心位置q。

图3: 在UPC被DPC包围的结构中，不同频率下激发U型和D型的边态、角态。