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科研进展

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《Physical Review Letters》刊登徐红星、肖孟、张顺平研究成果:G点合并的连续区束缚态

   2021年3月,物理学院肖孟教授与徐红星教授、张顺平教授合作,提出一种新的物理机制实现非G合并的连续区束缚态。该工作以“Merging Bound States in the Continuum at Off-High Symmetry Points ”为题发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上,第一作者为康猛博士。

   辐射损耗降低光学微腔的光储存性能。连续谱中束缚态(BIC)是一种特殊的局域态,可以用来消除辐射损耗。通过将多个BICs合并在同一点,有助于在实验上实现超高品质因子的光学模式。然而目前聚合BIC(Merging BIC)的位置被限制在高对称的G点,而很多相关应用需要在非高对称点的位置实现,因此如何实现Gmerging BIC是一个有待研究的重要问题。

   该工作提出了一种实现非Gmerging BIC的物理机制。在辐射的偶然相干相消下,光子晶体平板的共振模式可以构成偶然BIC。另一方面,两个或多个共振模式耦合,相干相消后可以实现另一类BIC,即Friedrich-Wintgen BIC。这两种不同物理机制实现的BIC均受拓扑保护。通过改变结构参数,两个BICs因为形成机制不同,可以被近独立调节到相同的位置,从而形成merging BIC(见图1)。进一步破坏面内的镜面对称性,有可能将merging BIC调节到布里渊区内的任意位置。

图1:合并带相反拓扑荷的Friedrich-Wintgen BIC和偶然BIC

                                                                                             

图2:两个不同物理机制实现的连续区束缚态可以被调节到相同位置实现合并的连续区束缚态,品质因子显著增强


   如图2所示,merging BIC具有稳健的超高品质因子(在于聚合过程把BIC周围的品质因子一起提高),在增强光学非线性、量子光学效应以及改善光电器件性能方面有着显著优势。该项工作进一步拓展了它在定向激光器、光束控制、波导以及角度灵敏的生物化学传感器等方面的应用潜力。

   全文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.117402


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