太赫兹光子学是一个新兴的领域，它在生物传感、无损成像或检测以及下一代通信技术方面具有巨大的潜力。然而，现有的太赫兹组件和系统体积是庞大的，且对缺陷和传输损耗非常敏感。光子器件和系统的小型化和集成可以通过超构光学(meta-optics)来实现。而基于亚波长尺度的独立介电薄膜元器件具有实际的重要性，因为它们消除了基片器件所遇到的许多限制。 

科学家最近对光子拓扑绝缘体的发现表明，这种材料可以支持鲁棒的边缘态，且不受无序和尖角的影响。拓扑相的早期方法依赖于外部磁场或需要进行精心设计，这阻碍了它的广泛使用。与此同时，研究人员已经在谷霍尔光子晶体(VHPC)上投入了许多精力，它支持光子带隙内的鲁棒边缘模式，但不需要时间反演对称性破坏。超构光学和拓扑光子学的结合为下一代无线通信和量子计算提供了未来的太赫兹拓扑片上光子网络。而拓扑元器件将为太赫兹片上通信、传感和多路复用系统开发强大而高效的平台。

来自澳大利亚国立大学、中南大学和橡树岭国家实验室的一个国际研究小组最近开发了一系列用于片上太赫兹波操作的拓扑薄膜元器件，并进行了实验演示。 正如发表在《Advanced Photonics》上的文章所介绍的那样，他们采用了一种独特的太赫兹双探头近场设置来表征拓扑器件的性能，这是首次在拓扑器件上进行此类实验。

由拓扑学支持的元器件与常规基于波导的元器件有一些相似之处，但由于给定模式是单向传播的，这种元器件呈现出一些独特的特征。该团队研究人员演示了一系列具有太赫兹频率的拓扑波导、不同耦合器、分路器和环形谐振器，它们可以实现鲁棒的单模式片上太赫兹波操纵。

根据报道，边缘态在两种类型的畴壁上是谷锁定的，这阻止了谷间散射并能够支持构建各种太赫兹片上器件。澳大利亚国立大学教授、资深作者Ilya Shadrivov表示：“这些拓扑薄膜元器件为控制芯片上的太赫兹波开辟了新的能力。这可能会将太赫兹片上设备提升到一个全新的水平，并有助于彻底改变未来的通信技术。”（编译:Qtech）