Các trạng thái liên kết lai trong chuỗi liên tục trong các siêu giao diện terahertz

Ngày 26 tháng 2023 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Hệ số chất lượng (Q) là một thông số tới hạn đặc trưng cho cường độ của tương tác vật chất nhẹ. Các khoang có hệ số chất lượng cao hơn có khả năng hạn chế ánh sáng một cách hiệu quả và do đó tăng cường tương tác giữa vật chất ánh sáng. Tính năng này có tầm quan trọng đáng kể trong các ứng dụng khác nhau như laser, bộ lọc, tạo sóng hài và cảm biến. Các phương án khác nhau đã được đề xuất để cải thiện các yếu tố chất lượng trong các khoang vi mô, chẳng hạn như đĩa vi mô, khoang vi mô phản xạ Bragg và tinh thể quang tử. Phía trên hình nón ánh sáng của các cấu trúc dải, cũng có thể truy cập được các trạng thái liên kết không có sự rò rỉ năng lượng bức xạ, cụ thể là các trạng thái liên kết trong tính liên tục (BIC). BIC cung cấp một phương pháp tổng quát để thu được sự cộng hưởng hệ số chất lượng cực cao, từ đó trở thành một cơ chế mạnh mẽ để tăng cường tương tác vật chất ánh sáng đã được ứng dụng trong các laser ngưỡng thấp, cảm biến đa phổ và tạo ra sóng hài cao. Hình 1 Mạng BIC lai. (ac) Sơ đồ mạng BIC được bảo vệ đối xứng không có kênh bức xạ (a), mạng bán cầu BIC đồng nhất với kênh bức xạ mở cho tất cả các bộ cộng hưởng bằng cách phá vỡ tính đối xứng (b) và mạng bán BIC lai với một nửa kênh bức xạ mở hoán đổi dọc theo trục x (c). (© Khoa học quang điện tử) Đối với một BIC điển hình, có mối quan hệ định lượng bậc hai giữa Q và vectơ sóng (k), và thường một sự nhiễu loạn nhỏ trong k sẽ dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng của Q. Tuy nhiên, không thể tránh khỏi những khiếm khuyết và rối loạn được đưa vào trong quá trình xử lý làm giảm đáng kể hệ số chất lượng cộng hưởng trong các mẫu thực tế. Ý tưởng sáp nhập BIC bắt đầu bằng việc điều chỉnh hệ số mũ giữa Q và k (từ -2 đến -6), điều này làm giảm phần lớn tốc độ suy giảm của Q và cung cấp một cơ chế rất hiệu quả. Nhưng cách tiếp cận này đòi hỏi phải kiểm soát chính xác kích thước hình học của các cấu trúc vi mô và chỉ áp dụng cho các cấu trúc dải đồng thời có BIC được bảo vệ đối xứng và BIC ngẫu nhiên, với các yêu cầu khá khắc nghiệt. Gần đây, nhóm của Longqing Cong tại Đại học Khoa học và Công nghệ miền Nam (SUSTech) đã đề xuất một cách tiếp cận tổng quát hơn để cải thiện các yếu tố chất lượng tổng thể và độ bền của BIC được bảo vệ đối xứng. Không giống như cách tiếp cận thông thường để đạt được bán BIC bằng cách phá vỡ tính đối xứng của các bộ cộng hưởng một cách đồng nhất trong toàn bộ mạng tinh thể. siêu vật liệu (xem Hình 1a và b), họ duy trì có chọn lọc tính đối xứng C2 cục bộ của toàn bộ mạng để có thể giảm tổn thất bức xạ và hệ số chất lượng của mảng được cải thiện (xem Hình 1c). Hình 2 Cải thiện đáng kể Q trong mạng BIC lai và độ bền chống lại các khiếm khuyết trong chế tạo. ( a ) Sự phát triển của Q bức xạ so với mức độ bất đối xứng đối với các mạng U-qBIC, Ht-BIC, Hx-BIC và Hq-BIC. Các yếu tố chất lượng tổng thể được cải thiện trong các tế bào đơn vị lai có mật độ bức xạ thấp hơn. (b) Ảnh hưởng của sự không hoàn hảo trong chế tạo đến các yếu tố chất lượng trong bốn kịch bản. (© Khoa học quang điện tử) Đây là một phương pháp tổng quát có thể được mở rộng cho bất kỳ BIC được bảo vệ đối xứng nào mà không yêu cầu thiết kế hình học chính xác hoặc độ chọn lọc dải tần. Theo phân tích định tính và định lượng, mạng BIC lai có thể đạt được hệ số chất lượng cao hơn 14.6 lần so với mạng thông thường (Hình 2a). Bằng cách tăng hệ số tỷ lệ giữa Q và k, độ bền của hệ số chất lượng của siêu bề mặt BIC lai chống lại các rối loạn và các nhiễu loạn khác được cải thiện, do đó làm giảm hiệu quả sự suy giảm của hệ số chất lượng trong các thiết bị thực tế. Điều này cung cấp một cách tiếp cận đơn giản và tổng quát hơn để đạt được yếu tố chất lượng cao (Hình 2b). Thông qua phân tích không gian đối ứng của mạng, mạng BIC lai có thể đồng thời gấp các trạng thái riêng của các điểm X, Y và M của mạng BIC đồng nhất đến điểm Γ, để có thể quan sát được nhiều cộng hưởng Fano trong bức xạ trường xa (Hình 3). Hình 3 BIC lai bậc cao tổng quát. ( a, b ) Hình ảnh hiển vi của siêu bề mặt Ht-BIC và Hq-BIC với ba và một bộ cộng hưởng không đối xứng trong số bốn bộ cộng hưởng trong siêu lớp 2 × 2, tương ứng và chu kỳ là 2a dọc theo cả hai trục x và y. Thanh tỷ lệ, 20 µm. ( c ) Sơ đồ gấp dải từ mạng U-qBIC (màu đen) đến Ht-BIC / Hq-BIC (màu đỏ) trong vùng Brillouin. ( d ) Phổ biên độ truyền mô phỏng của siêu bề mặt Ht-BIC (trái) và Hq-BIC (phải) ở mức độ không đối xứng 2.97%. (© Opto-Electronic Science) Cộng hưởng Fano đa yếu tố chất lượng cao rất quan trọng trong việc tạo xung, cảm biến, truyền thông, v.v., đặc biệt đối với sự phát triển của cảm biến và truyền thông không dây thế hệ tiếp theo dựa trên quang tử terahertz. Điều này cung cấp những hiểu biết mới về việc hợp nhất các siêu bề mặt và quang tử terahertz để tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của chúng trong các lĩnh vực khác nhau. Công trình này sẽ làm phong phú thêm ý nghĩa vật lý của BIC và mở rộng quan điểm về siêu vật liệu và quang tử terahertz. Nhóm nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trong Khoa học quang điện tử (“Các trạng thái liên kết lai liên tục trong siêu bề mặt terahertz”).

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoAiStream. Thông minh dữ liệu Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Đúc kết tương lai với Adryenn Ashley. Truy cập Tại đây.
• Mua và bán cổ phần trong các công ty PRE-IPO với PREIPO®. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63062.php