学术带头人：【交大】陈建平、陈险峰、苏翼凯；【北大】周治平、张志刚
 
研究团队：【交大】詹黎、王长顺、王辉、姜淳、李新碗、叶芳伟、吴龟灵、钟晓霞、陈玉萍、杨学林、邹卫文、周林杰、杨天；【北大】徐安士、陈景标、王兴军、李艳萍
 
研究内容：重点研究支撑未来光通信系统和光信息处理的高速、低成本、低功耗光电子器件新型光电子器件大规模光电子集成器件及其涉及的基础理论、技术和方法。同时面向实验室现有光网络、光传输、光传感的核心方向的技术瓶颈和关键科学问题，结合现有光电子技术微纳米小型化、精密化的趋势，研究光信息技术在量子光信息、原子光频率等前沿科技领域内的新型应用。

硅基集成大范围连续可调光缓存/延迟芯片

2018 年初，本实验室的研究成果“硅基集成大范围连续可调光缓存 / 延迟芯片”，入选“2017 中国光学十大进展（应用研究类）”。硅基光电子集成是本世纪初发展起来的一项新技术，是当今集成光学中最有前景的主流技术之一。它采用微电子 CMOS 工艺在硅材料上制作光电子器件，具有低成本批量化生产优势，以及与微电子融合构建片上光电子系统的潜力。实验室陈建平教授课题组在国家 973 计划和国家自然科学基金重点项目、优秀青年基金项目等的支持下，采用硅基集成技术，在国际上首次实现了具有纳秒（ns）量级光延迟量的数字式可调芯片，研究成果被 Nature Photonics 作为研究亮点报道（Vol. 8, Nov. 2014）。

非厄米体系中的费米弧与偏振态半核

非厄米光子学基本物理规律蕴藏了应用于光通信、新型光源、光传感等领域的新型光子器件的共性原理。2016年，诺贝尔物理学奖被授予了“物质拓扑相变和拓扑相”工作，肯定了拓扑效应在理解微观奇异世界中的关键作用。非厄米体系，即具有能量泄露的开放系统，具有独特的拓扑性质和巨大应用前景。本实验室彭超副教授与MIT Soljacic教授，宾夕法尼亚大学Bo Zhen副教授合作，以非厄米光子晶体作为平台研究奇异点（exceptional point）处的拓扑光子学特性。首次观测到体费米弧（bulk Fermi arc）和偏振态半核 （polarization half-charge），相关工作以共同第一作者发表在Science 上（359(6379),1009-1012, 2018）。

费米弧是端点开放的不闭合弧，打破了“能量等高线必为闭合曲线”的直观认识。该工作证明费米弧不仅存在于三维体系（例如外尔半金属体系）的二维表面上，也可来自三维体系自身，可在体材料凝聚态系统制备实现。体费米弧连接成对奇异点，在波矢空间构成偏振态上的莫比乌斯圈（Mobius loop），即偏振态半核，这展现了非厄米体系独特的拓扑景象。“光子晶体”是“原子晶格”的有效类比，其物理规律遵从类似数学形式和拓扑结构，因此是理解凝聚态普适量子规律的有效手段。相关研究为拓扑量子材料领域研究（如高温超导材料）提供了借鉴。

偏振态半核在应用上具有巨大前景，它为矢量光束生成提供了新方法和途径。评论文章【Nature Commun. 9,2674 (2018)】评述到“…the π-Berry phase associated with the EP in non-Hermitian systems has been shown to possess a half-integer topological charge. This may open the door to versatile generation of half-twisted vector beams.” 由于偏振态半核是拓扑保护的，在工艺误差下稳定存在，因此可用于实现鲁棒的矢量光束生成器件，在超分辨显微镜、胶体/细胞转运光镊系统、激光微纳加工、多维光束通信等方面颇具潜力。