通过带偏移调整探索莫尔物理和光子学

当两个具有不同角度或周期性的晶格结合在一起时，它们会产生莫尔超晶格——超导性和光学孤子等令人惊叹的现象在此诞生。这一领域的核心是莫尔平带，它是塑造先进的光与物质相互作用(例如激光发射和二次谐波生成)的关键因素。在莫尔物理及其相关应用中，对平带的控制是一个关键的超能力。

莫尔平带通常是通过特殊结构生成的，通常通过旋转角度(魔角)和两个晶格层之间的间距(魔距离)的舞蹈来操纵。近日，电子科技大学、安庆师范大学、广西大学、南开大学的合作研究团队提出了一种通过调节参数空间中两个光子晶格的能带偏移来控制莫尔平带的新方法。

正如《Advanced Photonics Nexus》中所报道的，该团队发现，除了随着能带偏移变化而出现和消失的平带之外，在较大的带偏移范围内还可能出现两组强大的平带。它们的稳定存在简化了对结构参数的严格控制，以获得非平凡的超晶格，为莫尔光子学开辟了新的机遇。通过改变结构参数，可以调整这些坚固的平带的谐振频率，从而能够创建新颖的多谐振莫尔装置。

他们是如何实现这一突破的?他们从不匹配的硅基双层莫尔超晶格开始，通过改变超晶格一层的厚度来调整能带偏移。然后，通过计算不同能带偏移下的超晶格能带结构，他们观察到能带偏移有效地控制了莫尔平带，包括超晶格中一些平带的出现和消失。同时，他们发现某些莫尔平带在较宽的带偏移范围内保持稳定。

这些平带的稳健性揭示了一个秘密：制作非凡的莫尔超晶格不需要细致的晶格控制，但它具有通过带偏移调整来调整莫尔平带谐振频率的能力。为了证明这种能力，研究人员系统地研究了源自有限尺寸莫尔超晶格中两组鲁棒平带的局域模式，证实了高质量双谐振莫尔超晶格的可行性。

为了阐明鲁棒平带形成背后的机制，作者考虑到莫尔超晶格的结构特征，提出了一种基于耦合模式理论的简单而有效的图解模型。该模型揭示了这些平带形成的相似点和差异。为了进一步证实，作者将全波计算纳入图解模型中，并成功预测了这些鲁棒平带的场分布。

这一进展为莫尔物理学的未知路径开辟了新的视野：通过调整参数空间中的带偏移来控制莫尔平带是一种优雅简单的方法，它掌握着解锁非平凡超晶格和解带出现和消失之谜的关键。现在，随着这些平带的频率受到我们的控制，多谐振和高质量莫尔超晶格的领域出现了。但还有更多——图解模型不仅仅是一个工具;它也是一个工具。它是了解不同莫尔超晶格平带形成世界的窗口。这项研究有望激发未来对创新莫尔条纹设备和迷人莫尔条纹领域的探索。

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