Фотонные моды диэлектрического резонатора Мёбиуса с одним и двумя твистами
Бочкарев М.Э.1,2, Солодовченко Н.С.1,2, Самусев К.Б.1,2, Лимонов М.Ф.1,2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия

Email: M.Limonov@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 21 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 21 октября 2025 г.
Принята к печати: 24 октября 2025 г.
Выставление онлайн: 28 ноября 2025 г.
Созданы и исследованы три типа диэлектрических резонаторов: плоский кольцевой резонатор и резонаторы Мёбиуса с одним и двумя твистами. Резонаторы имеют одинаковое прямоугольное поперечное сечение и длину по средней линии, а также одинаковую диэлектрическую проницаемость. Резонаторы сантиметровых размеров созданы на 3D-принтере, спектры экстинкции экспериментально исследовались в микроволновом диапазоне в безэховой камере. В спектре экстинкции резонатора Мёбиуса с одним твистом наблюдается смещение продольных фотонных мод на полпериода относительно спектров плоского кольца, что связано с появлением фазы Берри π. Оригинальным результатом работы является экспериментальная демонстрация отсутствия смещения в спектрах резонатора Мёбиуса с двумя твистами из-за дополнительного набега фазы Берри 2π, не меняющего обычные резонансные условия для продольных мод плоского кольцевого резонатора. Ключевые слова: лента Мёбиуса, кольцевой резонатор, фаза Берри, продольные фотонные моды.
- S. Tanda, T. Tsuneta, Y. Okajima, K. Inagaki, K. Yamaya, N. Hatakenaka. Nature 417, 6887, 397 (2002)
- E.L. Starostin, G.H.M. Van der Heijden. Nature Mater. 6, 8, 563 (2007)
- S. Pancharatnam. Proc. Indian Acad. Sci. 44, 5, 247 (1956)
- M.V. Berry. Proceed. R. Soc. Lond. A 392, 1802, 45 (1984)
- M.V. Berry. Nature 326, 6110, 277 (1987)
- H.P. Breuer, K. Dietz, M. Holthaus. Phys. Rev. A 47, 1, 725 (1993)
- Y.Q. Cai, G. Papini, W.R. Wood, S.R. Valluri. Quantum Optics 1, 1, 49 (1989)
- J. Wang, S. Valligatla, Y. Yin, L. Schwarz, M. Medina-Sanchez, S. Baunack, C.H. Lee, R. Thomale, S. Li, V.M. Fomin, L. Ma, O.G. Schmidt. Nature Photon. 17, 1, 120 (2022)
- M. Xiao, G. Ma, Z. Yang, P. Sheng, Z.Q. Zhang, C.T. Chan. Nature Phys. 11, 3, 240 (2015)
- J. Wang, S.-C. Zhang. Nature Mater. 16, 11, 1062 (2017)
- Y. Zhang, Y.-W. Tan, H.L. Stormer, P. Kim. Nature 438, 7065, 201(2005)
- D.P. Datta. Phys. Rev. D 48, 12, 5746 (1993)
- S. Tanda, T. Tsuneta, T. Toshima, T. Matsuura, M. Tsubota. J. Physique IV 131, 289 (2005)
- J. Gravesen, M. Willatzen. Phys. Rev. A 72, 3, 032108 (2005)
- Z. Li, L.R. Ram-Mohan. Phys. Rev. B 85, 19, 195438 (2012)
- N. Nishiguchi, M.N. Wybourne. J. Phys. Commun. 2, 8, 085002 (2018)
- S.O. Demokritov, A.A. Serga, V.E. Demidov, B. Hillebrands, M.P. Kostylev, B.A. Kalinikos. Nature 426, 6963, 159 (2003)
- H.S. Rzepa. Chem. Rev. 105, 10, 3697 (2005)
- V.M. Fomin, S. Kiravittaya, O.G. Schmidt. Phys. Rev. B 86, 19, 195421 (2012)
- Y. Yin, S. Li, V. Engemaier, E.S.G. Naz, S. Giudicatti, L. Ma, O.G. Schmidt. Laser Photon. Rev. 11, 2, 1600219 (2017)
- N. Solodovchenko, M. Sidorenko, T. Seidov, I. Popov, E. Nenasheva, K. Samusev, M. Limonov. Mater. Today 60, 69 (2022)
- A.P. Chetverikova, M.F. Limonov, M.S. Sidorenko, K.B. Samusev, N.S. Solodovchenko. PNFA 57, 101185 (2023)
- N. Solodovchenko, K. Samusev, M. Limonov. Phys. Rev. B 109, 7, 075131 (2024)
- N. Solodovchenko, M. Bochkarev, K. Samusev, M. Limonov. Nanophoton. 14, 18, 3043 (2025)
- M. Bochkarev, N. Solodovchenko, G. Chekmarev, A. Ermina, K. Samusev, M. Limonov. Phys. Rev. B 112, 8, L081102 (2025)
- M. Bochkarev, N. Solodovchenko, K. Samusev, M. Limonov. Mater. Today 80, 179 (2024)
- https://zetamix.fr/produit/filament-epsilon/. Access: Oct. 26, 2025
- G.C. Righini, Y. Dumeige, P. F'eron, M. Ferrari, G. Nunzi Conti, D. Ristic, S. Soria. La Rivista del Nuovo Cimento 34, 7, 435 (2011)
- M.L.M. Balistreri, D.J.W. Klunder, F.C. Blom, A. Driessen, J.P. Korterik, L. Kuipers, N.F. van Hulst. J. Optical Soc. Am. B 18, 4, 465 (2001)
- D.A. Baranov, K.B. Samusev, I.I. Shishkin, A.K. Samusev, P.A. Belov, A.A. Bogdanov. Optics Lett. 41, 4, 749 (2016)
- M.F. Limonov, M.V. Rybin, A.N. Poddubny, Y.S. Kivshar. Nature Photon. 11, 9, 543 (2017)
- M.F. Limonov. Adv. Opt. Photon. 13, 3, 703 (2021)
- M.I. Tribelsky, A.E. Miroshnichenko. Phys. Rev. A 93, 5, 053837 (2016)