非厄米物理因其豐富的奇異現(xiàn)象而受到廣泛關(guān)注，但拓撲界面處的非厄米效應(yīng)及其潛在應(yīng)用仍有待深入探索。傳統(tǒng)分束器遵循能量守恒分配，無法同時提供信號放大功能。研究團隊提出的非厄米拓撲分束器方案，通過在兩個具有相反繞數(shù)的Hatano-Nelson晶格之間構(gòu)建拓撲界面，使入射波包分裂為兩束放大的輸出信號，并且理論上在非互易參數(shù)區(qū)間內(nèi)可實現(xiàn)分束比的靈活調(diào)諧。
 

　　為驗證這一方案，團隊搭建了基于耦合光纖環(huán)的光子時空晶格實驗平臺。通過動態(tài)調(diào)控兩個光纖環(huán)中的增益與損耗，成功構(gòu)造了具有相反繞數(shù)的非厄米界面模型。實驗結(jié)果表明，調(diào)節(jié)非互易參數(shù)可實現(xiàn)50/50、10/90和90/10等多種分束比。在實現(xiàn)可調(diào)分束的基礎(chǔ)上，團隊進一步利用三個級聯(lián)的非厄米拓撲分束器單元，實現(xiàn)了4位時間域光束編碼，覆蓋1000至1111的二進制態(tài)。實驗顯示，所有編碼態(tài)的輸出信號均相對于入射波包獲得了顯著放大，這一特性有望在損耗性傳輸環(huán)境中發(fā)揮重要優(yōu)勢。此外，團隊對光束編碼結(jié)果進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)四個輸出波包的位置均表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性；即使對非互易耦合引入隨機擾動，輸出端口的位置也未發(fā)生明顯偏移。
 

　　該非厄米拓撲分束器的理論方案可推廣至其他具備非互易耦合的實驗平臺，如電路、機械振子與聲學(xué)諧振器系統(tǒng)。同時，該工作為集成光子學(xué)發(fā)展提供了新思路，并有望推動相關(guān)多功能光子信息處理器件的研發(fā)。
 

　　該研究得到國家自然科學(xué)基金、山西省基礎(chǔ)研究計劃以及山西大學(xué)文瀛青年學(xué)者項目的資助。
 

　　引用：光電研究所在非厄米拓撲分束與光束編碼方向取得重要進展-山西大學(xué)【引用時間：2026年9月17日】