Hibrid kötött állapotok a kontinuumban terahertzes metafelületeken

26. május 2023. (Nanowerk News) A minőségi tényező (Q) egy kritikus paraméter, amely a fény-anyag kölcsönhatások erősségét jellemzi. A magasabb minőségi tényezőkkel rendelkező üregek képesek hatékonyan korlátozni a fényt, és ezáltal fokozni a fény-anyag kölcsönhatásokat. Ez a funkció jelentős jelentőséggel bír különféle alkalmazásokban, mint például lézerek, szűrők, harmonikus generálás és érzékelők. Különböző sémákat javasoltak a mikroüregek minőségi tényezőinek javítására, például mikrolemezek, Bragg-reflektor mikroüregek és fotonikus kristályok. A sávszerkezetek fénykúpja felett elérhetőek a sugárzó energiaszivárgás nélküli kötött állapotok is, nevezetesen a kötött állapotok a kontinuumban (BIC). A BIC általánosított módszert biztosít az ultramagas minőségű faktorrezonanciák előállítására, ezáltal hatékony mechanizmussá válik a fény-anyag kölcsönhatások fokozására, amelyek az alacsony küszöbértékű lézerekben, a többspektrális érzékelésben és a magas harmonikusok generálásában találtak alkalmazásra. 1. ábra Hibrid BIC rácsok. (ac) A szimmetriavédett BIC rács sematikus diagramja sugárzási csatorna nélkül (a), egységes kvázi BIC rács nyitott sugárzási csatornával az összes rezonátor számára a szimmetria megtörésével (b) és hibrid kvázi-BIC rács fél sugárzási csatorna nyitott felcseréléssel x tengely mentén (c). (© Opto-Electronic Science) Egy tipikus BIC esetében másodfokú kvantitatív összefüggés van Q és (k) hullámvektor között, és általában egy apró zavarás k-ban a Q gyors romlásához vezet. A hibák és rendellenességek azonban elkerülhetetlenek a feldolgozás során bevezetett, amelyek nagymértékben csökkentik a rezonanciák minőségi tényezőjét a tényleges mintákban. A BIC egyesítésének ötlete a Q és k közötti exponenciális együttható modulálásával kezdődik (-2-ről -6-ra), ami nagymértékben enyhíti a Q romlási sebességét, és nagyon hatékony mechanizmust biztosít. Ez a megközelítés azonban megköveteli a mikrostruktúrák geometriai méreteinek pontos szabályozását, és csak olyan sávstruktúrákra alkalmazható, amelyek szimmetriavédett és véletlenszerű BIC-kkel rendelkeznek, meglehetősen szigorú követelményekkel. Nemrég Longqing Cong csoportja a Déli Tudományos és Technológiai Egyetemen (SUSTech) egy általánosabb megközelítést javasolt a szimmetriavédett BIC általános minőségi tényezőinek és robusztusságának javítására. Ellentétben a hagyományos megközelítéssel, amikor a kvázi-BIC-t úgy érik el, hogy a rezonátorok szimmetriáját egyenletesen megtörik a teljes rácsban. metaanyagok (lásd 1a és b ábra), szelektíven fenntartják a teljes rács lokális C2 szimmetriáját, így csökkenthető a sugárzási veszteség és javul a tömb minőségi tényezője (lásd 1c. ábra). 2. ábra: Jelentős Q javulás a hibrid BIC rácsokban és robusztusság a gyártási hibákkal szemben. (a) A sugárzó Q evolúciója az aszimmetria fok függvényében U-qBIC, Ht-BIC, Hx-BIC és Hq-BIC rácsokra. Az általános minőségi tényezők javulnak az alacsonyabb sugárzási sűrűségű hibrid egységcellákban. (b) A gyártási tökéletlenség minőségi tényezőkre gyakorolt ​​hatása a négy forgatókönyvben. (© Opto-Electronic Science) Ez egy általánosított módszer, amely bármely szimmetriavédett BIC-re kiterjeszthető pontos geometriai tervezés vagy sávszelektivitás követelményei nélkül. A kvalitatív és kvantitatív elemzés szerint a hibrid BIC rács több mint 14.6-szor magasabb minőségi tényezőt képes elérni, mint a hagyományos rács (2a. ábra). A Q és k közötti arányossági együttható növelésével a hibrid BIC metafelületek minőségi tényező robusztussága javul a rendellenességekkel és egyéb zavarokkal szemben, ezáltal hatékonyan csökkenti a minőségi tényező romlását a tényleges eszközökben. Ez egy általánosabb és egyszerűbb megközelítést biztosít a jó minőségű tényező elérésére (2b. ábra). A rács reciprok térelemzésével a hibrid BIC rács egyidejűleg képes az egységes BIC rács X, Y és M pontjainak sajátállapotait a Γ pontra hajtani, így többszörös Fano-rezonancia figyelhető meg a távoli sugárzásban. (3. ábra). 3. ábra Általánosított magasrendű hibrid BIC. (a, b) Ht-BIC és Hq-BIC metafelületek mikroszkópos felvételei négyből három és egy aszimmetrikus rezonátorral egy 2×2 szupercellában, és a periódus 2a mind az x, mind az y tengely mentén. Skála, 20 µm. (c) A Brillouin zónában az U-qBIC rácsról (fekete) a Ht-BIC/Hq-BIC-re (piros) történő sáv hajtogatásának sematikus diagramja. (d) A Ht-BIC (balra) és a Hq-BIC (jobbra) metafelületek szimulált átviteli amplitúdója 2.97%-os aszimmetriafok mellett. (© Opto-Electronic Science) A többszörös jó minőségű faktor A Fano rezonanciák nagyon fontosak az impulzusgenerálásban, az érzékelésben, a kommunikációban stb., különösen az érzékelés és a terahertz-fotonikán alapuló következő generációs vezeték nélküli kommunikáció fejlesztése szempontjából. Ez újszerű betekintést nyújt a metafelületek és a terahertz-fotonika összeolvadásába, hogy elősegítse ezek fejlesztését különböző területeken. Ez a munka tovább gazdagítja a BIC fizikai vonatkozásait, és kiszélesíti a metaanyagok és a terahertz fotonika perspektíváját. A csapat a megállapítást közzétette Opto-elektronikai tudomány („Hibrid kötött állapotok a kontinuumban terahertzes metafelületeken”).

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
• Részvények vásárlása és eladása PRE-IPO társaságokban a PREIPO® segítségével. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63062.php