Keadaan terikat hibrid dalam kontinum dalam metasurfaces terahertz

26 Mei 2023 (Berita Nanowerk) Faktor kualitas (Q) adalah parameter penting yang mencirikan kekuatan interaksi materi cahaya. Rongga dengan faktor kualitas lebih tinggi memiliki kemampuan membatasi cahaya secara efisien dan dengan demikian meningkatkan interaksi materi cahaya. Fitur ini sangat penting dalam berbagai aplikasi seperti laser, filter, pembangkitan harmonik, dan sensor. Skema berbeda telah diusulkan untuk meningkatkan faktor kualitas dalam rongga mikro, seperti mikrodisk, rongga mikro reflektor Bragg, dan kristal fotonik. Di atas struktur pita kerucut cahaya, keadaan terikat tanpa kebocoran energi radiasi juga dapat diakses, yaitu keadaan terikat dalam kontinum (BIC). BIC menyediakan metode umum untuk mendapatkan resonansi faktor kualitas sangat tinggi, sehingga menjadi mekanisme yang kuat untuk meningkatkan interaksi materi cahaya yang telah diterapkan pada laser ambang batas rendah, penginderaan multi-spektral, dan pembangkitan harmonik tinggi. Gambar 1 Kisi BIC hibrida. (ac) Diagram skema kisi BIC terlindung simetri tanpa saluran radiasi (a), kisi kuasi-BIC seragam dengan saluran radiasi terbuka untuk semua resonator dengan memutus simetri (b), dan kisi kuasi-BIC hibrid dengan setengah saluran radiasi terbuka saling bertukar sepanjang sumbu x (c). (© Opto-Electronic Science) Untuk BIC tipikal, terdapat hubungan kuantitatif kuadrat antara Q dan vektor gelombang (k), dan biasanya gangguan kecil pada k akan menyebabkan penurunan Q dengan cepat. Namun, cacat dan gangguan pasti terjadi diperkenalkan selama pemrosesan yang sangat mengurangi faktor kualitas resonansi dalam sampel sebenarnya. Ide penggabungan BIC dimulai dengan memodulasi koefisien eksponensial antara Q dan k (dari -2 ke -6), yang mengurangi tingkat kerusakan Q dan menyediakan mekanisme yang sangat efektif. Namun pendekatan ini memerlukan kontrol yang tepat terhadap dimensi geometris struktur mikro dan hanya berlaku untuk struktur pita yang secara bersamaan memiliki BIC yang dilindungi simetri dan tidak disengaja, dengan persyaratan yang agak ketat. Baru-baru ini, kelompok Longqing Cong di Universitas Sains dan Teknologi Selatan (SUSTech) mengusulkan pendekatan yang lebih umum untuk meningkatkan faktor kualitas keseluruhan dan ketahanan BIC yang dilindungi simetri. Berbeda dengan pendekatan konvensional yang mencapai kuasi-BIC dengan memutus simetri resonator secara seragam di seluruh kisi metamaterial (lihat Gambar 1a dan b), mereka secara selektif mempertahankan simetri C2 lokal dari seluruh kisi sehingga kehilangan radiasi dapat dikurangi dan faktor kualitas susunan ditingkatkan (lihat Gambar 1c). Gbr.2 Peningkatan Q yang signifikan pada kisi BIC hibrid dan ketahanan terhadap ketidaksempurnaan fabrikasi. (a) Evolusi radiasi Q versus derajat asimetri untuk kisi U-qBIC, Ht-BIC, Hx-BIC dan Hq-BIC. Faktor kualitas keseluruhan ditingkatkan dalam sel satuan hibrida dengan kepadatan radiasi yang lebih rendah. (b) Pengaruh ketidaksempurnaan fabrikasi terhadap faktor kualitas pada keempat skenario. (© Ilmu Opto-Elektronik) Ini adalah metode umum yang dapat diperluas ke BIC yang dilindungi simetri tanpa persyaratan desain geometris yang akurat atau selektivitas pita. Menurut analisis kualitatif dan kuantitatif, kisi BIC hibrid dapat mencapai faktor kualitas lebih dari 14.6 kali lebih tinggi dibandingkan kisi konvensional (Gbr. 2a). Dengan meningkatkan koefisien proporsional antara Q dan k, ketahanan faktor kualitas metasurface BIC hibrid terhadap gangguan dan gangguan lainnya ditingkatkan, sehingga secara efektif mengurangi penurunan faktor kualitas pada perangkat sebenarnya. Hal ini memberikan pendekatan yang lebih umum dan sederhana untuk mencapai faktor kualitas tinggi (Gbr.2b). Melalui analisis ruang timbal balik pada kisi, kisi BIC hibrid dapat secara bersamaan melipat status eigen titik X, Y, dan M dari kisi BIC seragam ke titik Γ, sehingga beberapa resonansi Fano dapat diamati pada radiasi medan jauh. (Gbr. 3). Gbr.3 BIC hybrid tingkat tinggi yang digeneralisasi. (a, b) Gambar mikroskopis metasurface Ht-BIC dan Hq-BIC dengan tiga dan satu resonator asimetris dari empat resonator dalam supercell 2×2, dan periodenya adalah 2a sepanjang sumbu x dan y. Bilah skala, 20 µm. (c) Diagram skema lipatan pita dari kisi U-qBIC (hitam) ke Ht-BIC/Hq-BIC (merah) di zona Brillouin. (d) Simulasi spektrum amplitudo transmisi metasurface Ht-BIC (kiri) dan Hq-BIC (kanan) pada derajat asimetri 2.97%. (© Ilmu Opto-Elektronik) Berbagai faktor resonansi Fano berkualitas tinggi sangat penting dalam pembangkitan pulsa, penginderaan, komunikasi, dll., terutama untuk pengembangan penginderaan dan komunikasi nirkabel generasi berikutnya berdasarkan fotonik terahertz. Hal ini menawarkan wawasan baru tentang penggabungan metasurface dan fotonik terahertz untuk memfasilitasi pengembangannya di berbagai bidang. Karya ini akan semakin memperkaya implikasi fisik BIC dan memperluas perspektif metamaterial dan fotonik terahertz. Tim mempublikasikan temuan mereka di Ilmu Opto-Elektronik (“Keadaan terikat hibrid dalam kontinum di permukaan metahertz”).

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63062.php