开放声学谐振腔中连续谱束缚态的通用框架
经典物理
2022-08-03 v1 应用物理
摘要
连续谱束缚态（BICs）为在光子学与声学中实现高 Q 值谐振提供了可行途径。本工作中，我们提出一种在耦合声学波导-谐振腔系统中构造 Friedrich-Wintgen（FW）BIC 与意外 BIC 的通用方法。我们证明，利用封闭谐振腔中任意两个简并谐振模，无论其宇称相同还是相反，均可实现 FW BIC。此外，通过调整附加波导的位置，其特征模态分布可被任意设计。这表明存在一种将 BIC 性质从 FW BIC 连续切换至对称性保护 BIC 或意外 BIC 的有效方式。并且，此类 BIC 在矩形、椭圆、菱形等形状的耦合波导-谐振腔系统中均得以维持。这些有趣现象可由两能级有效非厄米哈密顿量很好解释，其中两个强耦合简并模在形成此类 FW BIC 中起主要作用。此外，我们发现，通过调节附加波导位置，此类开放系统在几何空间而非动量空间中支持意外 BIC，这归因于波导与封闭腔本征模之间耦合的淬灭。最后，我们制作了一系列三维耦合谐振腔-波导，并通过测量透射谱实验验证了 FW BIC 与意外 BIC 的存在。我们的结果补充了当前声学 BIC 库，并为设计新型声学器件（如吸声器、滤波器和传感器）提供了新途径。
引用
@article{arxiv.2208.01396,
title = {A General Framework of Bound States in the Continuum in an Open Acoustic Resonator},
author = {Lujun Huang and Bin Jia and Artem S Pilipchuk and Yankei Chiang and Sibo Huang and Junfei Li and Chen Shen and Evgeny N Bulgakov and Fu Deng and David A Powell and Steven A Cummer and Yong Li and Almas F Sadreev and Andrey E Miroshnichenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.01396},
year = {2022}
}
备注
20 pages, 6 figures