近日，受美国国家科学基金会（NSF）电气、通信与网络系统（ECCS）部门资助，波士顿大学宣布启动一项名为“非厄米拓扑光传感器”的研究计划。该项目旨在研究一种新型的半导体纳米结构——非厄米拓扑光子晶体的光学特性及其在光电器件上的应用潜力。这类晶体由周期性图案的硅薄膜组成，光子在其中可以通过光电流的生成而被强烈吸收。通过借鉴拓扑数学理论，该项目有望在消耗能量（非厄米性）情况下实现对光的高灵活度调控，这一平台能够验证最近关于非厄米拓扑波系统的理论预测，并为科学和工程领域的多个方向带来重要启示。
波士顿大学的研究团队将设计、制造并表征这种在硅材料吸收带内工作的光子晶体，并探究它们在样品边缘或不同晶格的邻接域边界所支持的非厄米拓扑模式。具体而言，研究人员将通过波长、角度和偏振分辨的光电流测量，去探测这些导波共振的空间场强分布和谱色散特性。这一设计将使研究团队得以展示一系列新奇物理现象，如逆空间Su-Schrieffer-Heeger模型、非厄米趋肤效应以及传统布洛赫带理论下的常规体边界对应关系。
此外，该项目还致力于利用上述拓扑效应设计高度微型化的光电探测器。该类探测器具备丰富的角度和光谱响应能力。其不仅可以捕获入射光的强度信息，还能够提供角度、频谱和相位等多种信息，从而大大提升传感性能。这些新颖的器件特性将用于实现先进的光传感功能，包括三角测距、多光谱成像和波前探测。这类功能的广泛应用前景涵盖计算机视觉、生物医学显微成像和自动导航等对高精度光传感有强烈需求的领域。
这一研究项目还将积极推动多学科教育，涵盖光学物理、半导体光电和成像技术等多个领域，项目将吸引本科生和研究生参与，并针对高中教师提供专项培训，以期扩大该项目的教育影响力。这项非厄米拓扑光子晶体的研究计划无疑标志着光传感器技术的前沿，将为未来计算光传感领域的技术创新打下坚实基础。
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