研究背景近些年来连续与束缚态成为热门的光子平台,在非厄米物理当中BIC更是以其处于辐射区但不表现出辐射的特性备受关注。BIC可以通过对称保护出现或者以相干相消的形式出现。在光子晶格中,每个BIC还会对应远场涡旋的奇点并在涡旋中心出现一个与之对应的拓扑电荷。再过去的许多工作中往往聚焦于调控BIC的虚部比如劈裂,手性,或者是高Q,尚没有人把高Q和高态密度联系起来。
研究内容本文提出的超平坦超级BIC通过将对称保护BIC和两个FWBIC合并,在布里渊区中心较宽的区域实现了一个超平坦BIC。通过设计一维介质光栅并改变其填充比可以实现基模和第一激发模的相对位置从而调控两条相对能带的耦合强度,两条能带相交的位置越远离布里渊区耦合强度越强,两条劈裂后的能带曲折越明显。而平带BIC的出现则出现在这类劈裂发生强度适中的位置,若相交位置过于靠近布里渊区,则BIC仍保持对称保护BIC状态而不会出现FWBIC。在实现平带BIC的基础上文章进一步对其形成的光场对微粒子的光捕获能力进行了观察,实验发现在平带BIC位置对粒子的束缚能力最强,但是稍微调整10meV的失谐,捕获能力就会大幅下降,这样进一步验证了这种超级BIC的强局域特点
创新点一首次提出超平坦BIC的概念,在实现高Q的同时还实现了一个高的光子态密度。创新点二首次创新性的使用聚苯乙烯微粒对光场局域能力做了一个直观的实验表达,在任意位置用一束激光就可以完成微粒的3D光学捕获。
结论本文通过合并由两个曲率相反的能带形成的对称保护BIC以及两个FWBIC首次构建出超平坦BIC这一全新的新光子态,在K空间中同时兼顾了高Q与高态密度。在实验上利用硅光栅实验实现了这一概念并且还据此实现了微小颗粒的3D光学捕获。
启发方面基本熟悉了平带BIC调控的相关理论以及实验操作,下一步紧跟其补充材料对其整个研究工作有一个系统的认识,在BIC相关证明的理论计算数据上可以借鉴本文,实验上二维等离激元平带BIC在等离激元体系中还有没有可以深入挖掘的特性,可以在文献调研的过程中多加留意。
文献来源: PHYSICAL REVIEW LETTERS
10.1103/PhysRevLett.132.173802
作者:Ngoc Duc Le ,1,2 Paul Bouteyre,1,3,* Ali Kheir-Aldine,1 Florian Dubois ,1,4 S´ebastien Cueff ,1 Lotfi Berguiga,1 Xavier Letartre,1 Pierre Viktorovitch,1 Taha Benyattou,1 and Hai Son Nguyen 1,5,†
发表日期: March, 2024
报告人:喻志翔