谷作为倒易空间中能量/频率的极值点，是一种重要的自由度，自在电子和经典波系统中被发现以来，彻底革新了谷电子学研究。在光子学领域，谷光子晶体成为操控谷自由度的核心平台，然而此前的研究中，手性朗道能级均伴随双谷极化，单谷极化手性朗道能级的实现成为该领域长期未解决的基础科学难题，同时拓扑态在单一系统中的共存与可控操作也缺乏有效解决方案。

针对上述关键科学难题，我院项元江教授团队基于旋磁光子晶体平台，创新性地结合非均匀有效质量工程与霍尔丹模型，通过局域打破宇称反演对称性，在国际上首次实验实现了单谷手性朗道能级。团队进一步设计了基于光子异质结的拓扑多模谷分波器件，成功攻克了传统手性朗道能级无法实现单谷极化的长期瓶颈，仅通过磁场调控即可动态切换谷信号的传输路径。基于该原理开发的器件，能够将混合谷信号高效分离为纯净的单谷信号，并展现出优异的抗缺陷鲁棒性。此外，该平台具备功能可重构性，可灵活实现谷滤波器、分流器等多种器件功能，为集成光通信与信息处理提供了全新的解决方案。

该工作以“Single-Valley Chiral Landau Levels and Photonic Valley Demultiplexing in Topological Multimode Systems”为题发表在光学领域顶级期刊《Laser & Photonics Reviews》（中科院一区TOP，影响因子10.0）上，温州大学为第一单位，项元江教授为通讯作者。

本研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202502802

一审：陈乐乐 二审：朱海永 三审：陈文远