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本研究由来自南京大学的Ryan Hogan、Zihan Lu、Han Peng、Jie Zhou、Yanling Xiao、Shining Zhu、Hui Liu合作完成，该团队通过将VO2相变材料与分布式布拉格反射镜结合，构建了一个无需光刻的平面堆叠平台，实现了动态光学调控与拓扑物理的结合。

传统超表面需要复杂光刻工艺实现动态光学调控，这限制了器件的可扩展性和集成度。该工作提出用二氧化钒（VO2）的绝缘体-金属相变替代光刻，在分布式布拉格反射镜上构建平面堆叠结构，通过温度调控实现拓扑界面态的主动调谐。该平台的核心压力点在于：如何在不依赖纳米结构几何排列的前提下，获得可与超表面竞争的光谱调谐能力和偏振控制功能。

该结构由VO2薄膜和Ta2O5/SiO2分布式布拉格反射镜（DBR）组成。VO2作为可重构界面层，其绝缘体-金属相变（IMT）改变了等离子体频率，从而调控界面处的反射相位匹配条件。这使光学Tamm态（OTS）的共振波长随温度连续移动，实现了对界面态的动态调谐。

关键机制在于：VO2的相变过程（绝缘体与金属相共存）允许光学阻抗连续变化，替代了传统超表面中通过纳米结构几何参数（如填充因子）实现的共振调控。

该平台的光谱调谐范围受限于VO2相变引起的等离子体频率移动，工作波段设计在800 nm附近。与只能离散切换的相变材料（如GST）不同，VO2允许在室温附近进行连续、可预测的调控。由于VO2的相变可通过热、电或光激发，该结构具备亚皮秒超快调制的潜力。

模拟结果显示，在相变温度区间（约60°C–70°C），反射谱的共振峰位置发生显著蓝移，同时吸收峰增强，这对应于VO2金属相比例增加导致的等离子体频率升高。该平台的性能边界由DBR的带隙宽度和VO2薄膜的厚度决定，过薄的VO2层会减弱相变引起的阻抗变化，而过厚则会增加光学损耗。

实验测量显示，在VO2相变过程中，反射谱共振峰发生约60 nm的可逆蓝移，对应8%的相对光谱移动。调制效率最高达82.1%。同时，该系统的非厄米特性导致偏振敏感的异常点（EPs）：加热和冷却路径分别对应不同的EP对，中间滞后态产生连续的热-冷EP对，最终收敛为单个简并EP。

加热路径（EPH）和冷却路径（EPC）对应的异常点位置不同，这是由于VO2的热滞后效应导致加热和冷却过程中金属相比例的变化路径不同。当温度作为合成维度时，这些异常点构成了一个连续演化的拓扑景观。该证据表明，通过控制温度变化路径，可以主动设计系统的非厄米拓扑特性。

这种宽范围动态光学控制的关键在于VO2相变过程中的相位共存，它允许光学阻抗的连续调节，从而实现了光谱位置的可逆调控。实验数据显示，在55°C至70°C的加热过程中，共振波长从约820 nm蓝移至760 nm；冷却时则沿不同路径返回，证实了热滞后效应带来的额外调谐自由度。该器件的CMOS兼容性和平面结构为其在集成光子器件中的应用提供了基础。定量结果进一步表明，在最优温度点（约65°C），反射调制深度超过80%，满足高速光开关的应用需求。

该VO2平面堆叠结构提供了一种CMOS兼容、可扩展的无光刻平台，将动态光学调控、拓扑界面态和非厄米物理结合在单一器件中。其简单的平面结构为高速光开关、动态滤波器和集成光子器件提供了新路径。