近日，复旦大学物理学系安正华课题组与加拿大曼尼托巴大学胡灿明教授课题组合作取得两项研究进展，利用磁振子系统中的非厄米性，实现了微波信号的理想零反射传输，并在此条件下分别实现了：（1）对微波的吸收和透射灵活调控和（2）近理想隔离性能。相关研究成果分别在《自然通讯》（Nature Communication）和《科学·进步》（Science Advances）上发表。

反射、透射和吸收是表征光学器件三个过程的重要参数。传输和吸收分别对信号的传递和转换起着重要作用，而反射往往有损于设备性能。该项研究发现，在以波导为媒介的磁振子耦合系统中，存在反射谱线宽无限趋于零的奇点，并且利用体系的非厄米性可灵活控制零反射奇点的发生。与此同时，器件中磁振子之间的相互作用类型受控于间接耦合的传输相位，在保证器件无反射的前提下，通过对系统耦合的相干操控可进一步使信号在近完美透射（NFT）和近完美吸收（NFA）之间进行转化。

在另一项工作中，研究团队建立了一个普适性的非厄米的散射哈密顿量来解释不同散射谱上的类BICs奇点行为。到目前为止，大多数报道的BICs奇点都是在特定的散射谱如透射光谱中观察到的，只有极少数例外是在反射光谱中。但迄今位置，反射BICs（r-BICs）和透射BICs（t-BICs）之间的关联性仍然不清楚。研究团队在该工作中报导了一个三模式的腔磁耦合系统中同时存在r-BICs和t-BICs，利用提出的非厄米散射哈密顿量可以解释观察到的双向r-BICs和单向t-BICs，由此可以在复频率平面上产生一个理想的隔离点（IIP）。由于手性对称的保护，隔离方向可以通过精细的频率失谐调控进行灵活切换。研究结果证明了非厄米腔磁耦合体系的应用潜力，并且通过运用更广义的有效哈密尔顿理论扩展了传统的BICs理论。

上述研究进展揭示了磁子-光子耦合系统中丰富的非厄米物理特性，同时也表明了非厄米控制在微波电路、光子芯片、波动光学功能器件和未来量子信息技术等领域的广阔应用前景。

安正华研究员和胡灿明教授为上述论文工作的共同通讯作者，课题组博士生钱洁、韩有才、孟昌昊、潘红为论文的第一作者或共同一作。以上研究受到国家自然科学基金和国家留学基金的支持。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39102-3

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg4730

理想零反射（PZR）条件下通过耦合相位实现微波信号的近理想透射（NFT）和近理想吸收（NFA）灵活调控

腔磁耦合系统结构示意图及利用双向r-BICs和单向t-BICs态实现近理想隔离（IIP）性能