Вышедшие номера
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.
  1. S. Tanda, T. Tsuneta, Y. Okajima, K. Inagaki, K. Yamaya, N. Hatakenaka. Nature 417, 6887, 397 (2002)
  2. E.L. Starostin, G.H.M. Van der Heijden. Nature Mater. 6, 8, 563 (2007)
  3. S. Pancharatnam. Proc. Indian Acad. Sci. 44, 5, 247 (1956)
  4. M.V. Berry. Proceed. R. Soc. Lond. A 392, 1802, 45 (1984)
  5. M.V. Berry. Nature 326, 6110, 277 (1987)
  6. H.P. Breuer, K. Dietz, M. Holthaus. Phys. Rev. A 47, 1, 725 (1993)
  7. Y.Q. Cai, G. Papini, W.R. Wood, S.R. Valluri. Quantum Optics 1, 1, 49 (1989)
  8. 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)
  9. M. Xiao, G. Ma, Z. Yang, P. Sheng, Z.Q. Zhang, C.T. Chan. Nature Phys. 11, 3, 240 (2015)
  10. J. Wang, S.-C. Zhang. Nature Mater. 16, 11, 1062 (2017)
  11. Y. Zhang, Y.-W. Tan, H.L. Stormer, P. Kim. Nature 438, 7065, 201(2005)
  12. D.P. Datta. Phys. Rev. D 48, 12, 5746 (1993)
  13. S. Tanda, T. Tsuneta, T. Toshima, T. Matsuura, M. Tsubota. J. Physique IV 131, 289 (2005)
  14. J. Gravesen, M. Willatzen. Phys. Rev. A 72, 3, 032108 (2005)
  15. Z. Li, L.R. Ram-Mohan. Phys. Rev. B 85, 19, 195438 (2012)
  16. N. Nishiguchi, M.N. Wybourne. J. Phys. Commun. 2, 8, 085002 (2018)
  17. S.O. Demokritov, A.A. Serga, V.E. Demidov, B. Hillebrands, M.P. Kostylev, B.A. Kalinikos. Nature 426, 6963, 159 (2003)
  18. H.S. Rzepa. Chem. Rev. 105, 10, 3697 (2005)
  19. V.M. Fomin, S. Kiravittaya, O.G. Schmidt. Phys. Rev. B 86, 19, 195421 (2012)
  20. Y. Yin, S. Li, V. Engemaier, E.S.G. Naz, S. Giudicatti, L. Ma, O.G. Schmidt. Laser Photon. Rev. 11, 2, 1600219 (2017)
  21. N. Solodovchenko, M. Sidorenko, T. Seidov, I. Popov, E. Nenasheva, K. Samusev, M. Limonov. Mater. Today 60, 69 (2022)
  22. A.P. Chetverikova, M.F. Limonov, M.S. Sidorenko, K.B. Samusev, N.S. Solodovchenko. PNFA 57, 101185 (2023)
  23. N. Solodovchenko, K. Samusev, M. Limonov. Phys. Rev. B 109, 7, 075131 (2024)
  24. N. Solodovchenko, M. Bochkarev, K. Samusev, M. Limonov. Nanophoton. 14, 18, 3043 (2025)
  25. M. Bochkarev, N. Solodovchenko, G. Chekmarev, A. Ermina, K. Samusev, M. Limonov. Phys. Rev. B 112, 8, L081102 (2025)
  26. M. Bochkarev, N. Solodovchenko, K. Samusev, M. Limonov. Mater. Today 80, 179 (2024)
  27. https://zetamix.fr/produit/filament-epsilon/. Access: Oct. 26, 2025
  28. 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)
  29. 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)
  30. D.A. Baranov, K.B. Samusev, I.I. Shishkin, A.K. Samusev, P.A. Belov, A.A. Bogdanov. Optics Lett. 41, 4, 749 (2016)
  31. M.F. Limonov, M.V. Rybin, A.N. Poddubny, Y.S. Kivshar. Nature Photon. 11, 9, 543 (2017)
  32. M.F. Limonov. Adv. Opt. Photon. 13, 3, 703 (2021)
  33. M.I. Tribelsky, A.E. Miroshnichenko. Phys. Rev. A 93, 5, 053837 (2016)