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传统光子晶格及其拓扑变体凭借可免疫缺陷与无序的鲁棒边界态，为低损耗光操控提供了理想平台。这种稳定性的核心源于量子化的拓扑不变量，通常依赖于手征对称性、反演对称性等全局对称性的保护。然而，这类依赖对称性保护的光子拓扑平台，其边界态的稳定性通常对对称性破缺高度敏感。这使得这类光子器件难以实现灵活的动态调谐与重构，成为制约动态光子器件发展的关键瓶颈。

针对这一难题，齐新元教授团队提出并验证了一种几何驱动的新型鲁棒边界态机制。该设计在SSH链的左格点附近引入三个辅助格点，将这四个格点视为一个可整体旋转的“团簇”。通过改变旋转角度，实现边界模式光传输鲁棒性的动态调控。

图1 团簇掺杂的SSH光子晶格的示意图。线条代表耦合系数，θ，γ，α和β分别表示团簇与SSH主晶格之间的角度。红色虚线框表示原胞。(a)和(b) 在不同θ范围下系统的结构分布。(A、B和C三层分别对应晶格的垂直分布情况)

通过计算不同边界下模型的能谱分布，我们证实了团簇旋转角度θ可作为精准调控旋钮：当θ较小时，团簇与衬底晶格之间的耦合在边界处构建出深势阱，支持高度局域且对无序不敏感的边缘态；随着θ增大，势阱变浅，相应边缘态逐渐退化为体态，而以单格点终止的边缘态始终保持稳定。

图2 不同边界条件下有限系统中的能谱图。(a1) 左簇右原子混合边界。(a2) 左原子右簇混合边界。(a3) 双原子边界。(a4)双簇边界。(b1)-(b4) 对应结构的能谱图。

为了直观的展示调控结果，我们确定较大与较小两个角度，分别计算了体系的模式分布与边界模式的IPR (Inverse Participation Ratio) 值，并进行光传输验证。结果证实，团簇旋转角度θ对边界模式鲁棒性具有直接调制作用。

图3 不同聚类旋转角度下的模式分布。(a1)-(a3) 模式20(本征态)、模式40(右边缘态)和模式81(左边缘态)在θ₃时的实空间分布。(b1)-(b3) 模式20(本征态)、模式40(右边缘态)和模式81(左边缘态)在θ₁时的实空间分布。(a4)-(a6) 模式20、40和81在θ₃时的激发传输图。(b4)-(b6) 模式20、40和81在θ₁时的激发传输图。

该研究在不依赖体系对称性保护的的条件下，实现了边缘态局域化程度与无序抗性的连续可调性，且在小角度区域内实现良好的鲁棒光传输。为非拓扑机制下的动态可重构光子器件提供了直观而高效的设计路径，为突破传统拓扑保护的刚性约束、构建未来可重构光子芯片提供了高效且可行的实现途径。成果可应用于可编程光路由、抗干扰片上开关及多信道光互连等前沿领域。

原文链接：https://doi.org/10.1364/OL.589010

2026-Wang-Cluster-induced non-topological robust boundary states in a photonic lattice.pdf