连续域中的束缚态赋能高Q共振超构表面 - 硫系玻璃 | 宁波大学红外材料及器件实验室
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连续域中的束缚态赋能高Q共振超构表面
作者: irglass 时间: 2024-11-21 浏览:99 次

       近日,我室高一骁、葛俊洋、沈祥等联合英国诺丁汉特伦特大学、华东师范大学研究团队在共振超构表面的研究中取得进展,并在Optics Letters上发表题为“Degenerate merging BICs in resonant metasurfaces“的研究论文(Optics Letters 2024, 49(23), 6633-6636. https://doi.org/10.1364/OL.540272)。

       连续域中束缚态(BIC)这一物理概念提供实现高品质因子(Q)共振超构表面新途径,但是制造误差会劣化这类共振超构表面模式品质。近年来发展的合并BIC能够抑制制造误差带来的辐射损耗,进而提升共振Q值。前人工作主要聚焦在将偶发BIC与对称性保护BIC在动量空间进行合并,来实现高Q共振超构表面。我们的工作利用一对简并导模共振模式,它们中其中一个模式在动量空间偏离G点的位置出现偶发BIC的现象,而通过调节共振超构表面的周期、厚度等参数,可以动态调控偶发BIC在动量空间的位置。在特定结构参数下,这些偶发BIC会聚集在G点,形成简并的合并BIC,从而抑制原本导模共振的辐射通道。与单一BIC相比,这种简并合并BIC的Q因子对于结构、波矢扰动不敏感,为进一步提升共振超构表面的共振品质,提供了一种新思路。此外我们还揭示了背景Fabry-Perot模式在该现象中扮演了重要的角色。

图1 (a) 共振超构表面示意图;(b) 两个简并导模共振电场分布;(c) 调节共振超构表面周期,实现合并BIC,从而透射谱线宽在特定波长处趋于0;(d) 在动量空间中,导模共振的Q因子分布。正负号表示拓扑电荷数。