在介电超表面中引入对称性破缺耦合器实现鲁棒高 Q 连续域准束缚态与高效非线性频率转换
光学
2022-12-14 v1
摘要
支持连续域准束缚态（quasi-BICs）的介电超表面展现出极高品质因子共振与电场约束。然而，进入 quasi-BIC 机制的高 Q 端通常需将超表面设计从 BIC 条件边际畸变，使所需的纳米加工精度逼近极限。本工作提出一种产生高 Q quasi-BICs 的新概念，通过在未畸变 BIC 超表面的高对称点附近引入相对较大的微扰单元作为向辐射连续域的耦合器，大幅放宽该要求。我们通过在椭圆盘超表面单元胞中相隔 300 nm 间隙的两个反射对称点之间添加直径约 100 nm 的圆柱（以磷化镓为介电材料）来验证该方法。我们发现当圆柱耦合器置于此类对称点间任意位置时均会出现高 Q 共振。我们进一步探究了该超表面在光学波段的二次谐波产生能力。将耦合器自 BIC 条件位移达一个完整直径时，产生了破纪录的归一化转换效率 >10 W。在 BIC 超表面的多个高对称点之间包纳破坏性单元的策略可应用于多种几何构型中以构建鲁棒的高 Q quasi-BICs。
引用
@article{arxiv.2204.07097,
title = {Introducing a Symmetry-Breaking Coupler into a Dielectric Metasurface Enables Robust High-Q Quasibound States in the Continuum and Efficient Nonlinear Frequency Conversion},
author = {Gianni Q. Moretti and Andreas Tittl and Emiliano Cortés and Stefan A. Maier and Andrea V. Bragas and Gustavo Grinblat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.07097},
year = {2022}
}
备注
21 pages, 8 figures