基于二氧化钒的 BIC 超表面中的有源损耗调控
光学
2023-12-04 v1 应用物理
摘要
超表面在光子学领域带来了显著进展,但其高效有源控制仍具挑战性。所需的有源材料往往缺乏连续可调性、折射率(RI)变化不足或损耗过高。这些方面对基于共振偏移的开关构成了固有局限:当 RI 变化较小时,由此产生的偏移也较小。反之,高 RI 变化通常伴随高本征损耗,因而需要宽模式,因为窄模式无法容忍此类损耗。因此,需要更大的光谱偏移来有效失谐模式。本文提出了一种新颖的有源超表面方法,将高本征损耗这一约束转化为有益特性。这是通过调控混合二氧化钒(VO)-硅超表面中的损耗实现的,该超表面在红外光谱内支持对称性保护的连续域束缚态(BICs)。通过利用 VO 中温度控制的损耗并将其与 BICs 固有的远场耦合可调性相结合,我们获得了独立控制共振系统辐射损耗与非辐射损耗的空前精度。我们的双控制机制使我们能够优化超表面,并在实验上展示了高于 200 的品质因数、90% 的最大反射振幅、78% 的相对开关对比度,以及在红外光谱范围内从欠耦合到过耦合的连续调谐。本研究为实验与技术上简单、精细可调的有源超表面奠定了基础,可应用于从分子传感器到滤波器和光调制器等领域。
引用
@article{arxiv.2312.00547,
title = {Active Loss Engineering in Vanadium Dioxide Based BIC Metasurfaces},
author = {Andreas Aigner and Filip Ligmajer and Katarína Rovenská and Jakub Holobrádek and Beáta Idesová and Stefan A. Maier and Andreas Tittl and Leonardo de S. Menezes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.00547},
year = {2023}
}
备注
25 pages, 4 figures, 4 supplementary figures