beat365手机官方网站张莉博士后（导师：杨怡豪百人计划研究员、陈红胜教授）利用非对称Peierls相位在统一理论框架下实现了多种高性能非互易声学器件。该成果以“Nonreciprocal acoustic devices with asymmetric Peierls phases” 为题近日在线发表在物理学顶级学术期刊《Physical Review Letters》上。

     在电磁波、光波和声波等物理系统中，互易性是一项基本对称性。该互易性确保了在源和接收器的位置互换后，波仍能保持对称传播。然而，由于现代通信系统对非互易器件的需求日益增大，研究人员正努力突破这一对称性限制，实现各种非互易器件。常见的非互易器件包括隔离器、回转器和环行器等。虽然非互易电磁器件已经取得了显著的进步，但非互易声学器件的研发却相对落后。迄今为止，基于非线性介质、运动流体或时间调制等方法，隔离器和环行器等非互易声学器件，已被成功实验实现；然而，声学回转器（第五种线性元件）尚未见报道。此外，已有非互易声学器件仍面临着体积过大、功耗过高及难以集成等挑战；同时，该领域也缺乏一个统一的理论框架来设计各种非互易声学器件。

     在该工作中，张莉等人首次利用非对称Peierls相位，在统一理论框架下，实现了多种高性能非互易声学器件。他们成功实现了三种基本非互易声学器件，即隔离器、回转器和环行器。其中，声学回转器为首次实验实现，声学隔离器具有47 dB隔离度。此外，由于采用了有源耦合，上述器件能展现出任意传输振幅（可大于1），并且能使正向和反向传输的相位差为任意值。

图1：非互易声学器件（a-b）声学隔离器及其传输频谱，（c-d）声学环形器及其传输频谱。

     该工作为设计紧凑及可集成非互易声学器件提供了一种通用方法，并揭示了与Peierls相位相关的多种有趣的物理现象，包括在奇异点（Exceptional Point）处的Peierls相位的测量和在多谐振腔系统中的新型阿哈罗诺夫-玻姆效应。该工作为进一步研究反常Floquet拓扑绝缘体和非厄米阿哈罗诺夫-玻姆效应等新奇物理现象奠定了基础。此外，该研究成果的基本原理可以推广应用于微波及光学等系统，有望在这些领域中实现具有不对称Peierls相位的非互易器件。

     江苏大学葛勇副教授为共同第一作者。beat365手机官方网站杨怡豪研究员、陈红胜教授、江苏大学孙宏祥教授及西班牙Johan Christensen教授为论文共同通讯作者。该工作的合作者还包括beat365手机官方网站韩凝、陈巧璐博士后、博士生陈福家、潘宇昂，以及江苏大学管义钧教授、贾鼎教授、袁寿其教授。该工作受到国家自然科学基金委杰出青年基金项目和面上基金项目资助。

相关链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.136601