Hybridisidotut tilat jatkumossa terahertsin metapinnoissa

26. toukokuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Laatutekijä (Q) on kriittinen parametri, joka kuvaa valon ja aineen vuorovaikutuksen voimakkuutta. Onkalot, joissa on korkeammat laatutekijät, pystyvät tehokkaasti rajoittamaan valoa ja siten tehostamaan valon ja aineen vuorovaikutusta. Tällä ominaisuudella on suuri merkitys erilaisissa sovelluksissa, kuten lasereissa, suodattimissa, harmonisten luonnissa ja antureissa. Mikroonteloiden, kuten mikrolevyjen, Bragg-heijastimen mikroonteloiden ja fotonikiteiden laatutekijöiden parantamiseksi on ehdotettu erilaisia ​​järjestelmiä. Vuoderakenteiden valokartion yläpuolella ovat myös saatavilla sidotut tilat ilman säteilyenergian vuotoa, nimittäin sidotut tilat jatkumossa (BIC). BIC tarjoaa yleisen menetelmän ultrakorkealaatuisten tekijäresonanssien saamiseksi, jolloin siitä tulee tehokas mekanismi valo-aineen vuorovaikutusten tehostamiseksi, joille on löydetty sovelluksia matalan kynnyksen lasereissa, monispektritunnistuksessa ja korkeiden harmonisten tuottamisessa. Kuva 1 Hybridi-BIC-hilat. (ac) Kaavio symmetria-suojatusta BIC-hilasta ilman säteilykanavaa (a), yhtenäisestä kvasi-BIC-hilasta, jossa säteilykanava on avoinna kaikille resonaattoreille katkaisemalla symmetria (b), ja hybridi-kvasi-BIC-hilasta, jossa on puoli säteilykanavan avointa vaihtoa x-akselia pitkin (c). (© Opto-Electronic Science) Tyypilliselle BIC:lle Q:n ja aaltovektorin (k) välillä on neliöllinen kvantitatiivinen suhde, ja yleensä pieni häiriö k:ssä johtaisi Q:n nopeaan huononemiseen. Vikoja ja häiriöitä on kuitenkin väistämättä. käsittelyn aikana, mikä heikentää huomattavasti todellisten näytteiden resonanssien laatutekijää. Ajatus BIC:n yhdistämisestä alkaa Q:n ja k:n välisen eksponentiaalisen kertoimen moduloimisesta (-2:sta -6:een), mikä suurelta osin lievittää Q:n huononemisnopeutta ja tarjoaa erittäin tehokkaan mekanismin. Mutta tämä lähestymistapa edellyttää mikrorakenteiden geometristen mittojen tarkkaa hallintaa, ja sitä voidaan soveltaa vain kaistarakenteisiin, joissa on samanaikaisesti symmetria-suojatut ja vahingossa tapahtuvat BIC-koodit, melko ankarilla vaatimuksilla. Äskettäin Southern University of Science and Technology (SUSTech) Longqing Congin ryhmä ehdotti yleisempää lähestymistapaa parantaakseen symmetria-suojatun BIC:n yleisiä laatutekijöitä ja kestävyyttä. Toisin kuin perinteinen lähestymistapa kvasi-BIC:n saavuttamiseksi rikkomalla resonaattorien symmetria tasaisesti koko hilassa. metamateriaalit (katso kuviot 1a ja b), ne ylläpitävät valikoivasti koko hilan paikallista C2-symmetriaa, jotta säteilyhäviö voidaan vähentää ja ryhmän laatutekijä paranee (katso kuva 1c). Kuva 2 Merkittävä Q-parannus hybridi-BIC-hiloissa ja kestävyys valmistusvirheitä vastaan. (a) Säteilevän Q:n evoluutio epäsymmetria-asteen suhteen U-qBIC-, Ht-BIC-, Hx-BIC- ja Hq-BIC-hiloille. Yleisiä laatutekijöitä parannetaan hybridiyksikkökennoissa, joissa säteilytiheys on pienempi. (b) Valmistuksen epätäydellisyyden vaikutukset laatutekijöihin neljässä skenaariossa. (© Opto-Electronic Science) Tämä on yleistetty menetelmä, joka voidaan laajentaa mihin tahansa symmetrisesti suojattuun BIC:iin ilman tarkan geometrisen suunnittelun tai kaistaselektiivisyyden vaatimuksia. Kvalitatiivisen ja kvantitatiivisen analyysin mukaan hybridi-BIC-hila voi saavuttaa laatutekijän, joka on yli 14.6 kertaa suurempi kuin tavanomaisella hilassa (kuva 2a). Nostamalla Q:n ja k:n välistä suhteellista kerrointa parannetaan hybridi-BIC-metapintojen laatutekijän kestävyyttä häiriöitä ja muita häiriöitä vastaan, mikä vähentää tehokkaasti laatutekijän huononemista todellisissa laitteissa. Tämä tarjoaa yleisemmän ja yksinkertaisemman lähestymistavan korkealaatuisen tekijän saavuttamiseen (kuva 2b). Hilan käänteisavaruusanalyysin avulla hybridi-BIC-hila voi samanaikaisesti taittaa yhtenäisen BIC-hilan X-, Y- ja M-pisteiden ominaistilat Γ-pisteeseen, jolloin kaukokentän säteilyssä voidaan havaita useita Fano-resonansseja. (Kuva 3). Kuva 3 Yleistetty korkean asteen hybridi-BIC. (a, b) Mikroskooppiset kuvat Ht-BIC- ja Hq-BIC-metapinnoilta kolmella ja yhdellä asymmetrisellä resonaattorilla neljästä 2 × 2 -supersolussa, ja jakso on 2a sekä x- että y-akselilla. Mittakaava, 20 µm. (c) Kaavio nauhan taitosta U-qBIC-hilasta (musta) Ht-BIC/Hq-BIC:hen (punainen) Brillouinin vyöhykkeellä. (d) Ht-BIC:n (vasemmalla) ja Hq-BIC:n (oikealla) metapintojen simuloidut lähetysamplitudispektrit epäsymmetria-asteella 2.97 %. (© Opto-Electronic Science) Useat korkealaatuiset tekijät Fano-resonanssit ovat erittäin tärkeitä pulssien generoinnissa, tunnistusssa, tiedonsiirrossa jne., erityisesti terahertsifotoniikkaan perustuvan sensorin ja seuraavan sukupolven langattoman viestinnän kehittämisessä. Tämä tarjoaa uusia näkemyksiä metapintojen ja terahertsifotoniikan sulattamisesta niiden kehityksen helpottamiseksi eri aloilla. Tämä työ rikastuttaa entisestään BIC:n fyysistä merkitystä ja laajentaa metamateriaalien ja terahertsifotoniikan näkökulmaa. Ryhmä julkaisi löydöstään vuonna Optoelektroniikka tiede ("Hybridisidotut tilat jatkumossa terahertsin metapinnoissa").

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Tulevaisuuden lyöminen Adryenn Ashley. Pääsy tästä.
• Osta ja myy osakkeita PRE-IPO-yhtiöissä PREIPO®:lla. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63062.php