拓撲光子晶體，在光子晶體研究中，引入拓撲物理學(xué)，利用拓撲結(jié)構(gòu)來對光子晶體性能進行調(diào)控，進而調(diào)控光子傳播行為。與光子晶體相比，拓撲光子晶體性能得到優(yōu)化，穩(wěn)定性得到提升。
　　光子晶體是人工晶體，具有光子帶隙特性，在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)，可以調(diào)控光的傳播行為，是熱點光學(xué)技術(shù)之一。光子晶體制備難度大，易出現(xiàn)局部缺陷問題。拓撲光子晶體引入拓撲物理學(xué)概念來設(shè)計光子晶體，使光能夠在晶體中沿著特定路線傳播，對晶體的局部缺陷不敏感，更為注重晶體的整體特性。
　　拓撲光子晶體可以實現(xiàn)光子單向傳輸。傳統(tǒng)光學(xué)器件單向傳輸，材料要求高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜�；�于單向傳輸特性，拓撲光子晶體可用來制造光學(xué)波導(dǎo)器件，應(yīng)用在集成光電路中，可制造單模激光器，用來改善光通信質(zhì)量，可以制造傳感器，實現(xiàn)環(huán)境探測。拓撲光子晶體在光學(xué)器件領(lǐng)域應(yīng)用潛力大，光通信是重要下游市場。
　　傳統(tǒng)單模光纖實際上支持兩個偏振模式，在傳輸過程中會產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，影響通信質(zhì)量，因此單偏振單模光纖開發(fā)受到關(guān)注，常見的方法是不對稱纖芯設(shè)計，但其帶寬有限。而拓撲光子晶體可以實現(xiàn)寬帶單偏振單模光纖。目前光子晶體光纖已經(jīng)在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，但拓撲光子晶體尚未與光纖技術(shù)相結(jié)合。
　　2024年8月，我國工信部發(fā)布國家重點研發(fā)計劃“信息光子技術(shù)”重點專項2024年度項目申報指南，提出研究小尺寸、低功耗、擴展光譜覆蓋范圍的多波長微納拓撲光子晶體激光器技術(shù)，開展基于多波長拓撲激光芯片的單模多芯光纖大容量光傳輸演示驗證。以此來看，拓撲光子晶體在光通信領(lǐng)域發(fā)展空間大。
   我國拓撲光子晶體相關(guān)研究成果正在快速增多。2020年，中國科學(xué)院物理研究所科學(xué)家設(shè)計了一種光纖導(dǎo)模數(shù)量可調(diào)、寬帶單偏振單模的拓撲光子晶體光纖“狄拉克渦旋光纖”，成果發(fā)表在《Light:Science&Applications》；2022年，北京大學(xué)團隊設(shè)計制備了Z2拓撲光子晶體，成果發(fā)表于《Opto-Electronic Advances》；2025年3月，清華大學(xué)深圳國際研究生院團隊提出了一種實-動量拓撲光子晶體，成果發(fā)表于《Nature》。這為我國拓撲光子晶體開發(fā)與應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。