フォトニックグラフェンにおけるドレッセルハウススピン–軌道相互作用の光学版

ゲージ場の概念は、素粒子物理学や宇宙論から凝縮物質系まで物理学の多くの領域において重要な役割を果たしており、そこではゲージポテンシャルは、荷電粒子に作用する電磁場の自然な結果であり、物質のトポロジカル状態において非常に重要である。今回我々は、ハニカム微小共振器格子における光子の人工非可換ゲージ場の実験的実現について報告する。我々は、横電場–横磁場スプリッティングを伴う有効磁場が、分散のディラック点周りりにドレッセルハウススピン–軌道相互作用の対称性を持ち、SU(2)ゲージ場と見なせることを示す。この場の対称性は光スピンホール効果において明らかにされており、ディラック点の共鳴励起下で、場の方向周りの光子擬スピンの歳差が2つのスピンドメインの形成につながっている。さらに我々は、ドレッセルハウス型の場が、sバンドからpバンドへのスイッチング時に同じディラックバレーにおいて符号を変えることを観測しており、これは強束縛モデリングとよく一致している。マイクロスケールの光の非可換ゲージ場を実証する今回の研究は、チップ上のスピンによる光子の操作への道を開くものである。