零折射率材料中介质腔 Mie 共振的嵌套与简并

光学腔中的共振已被用于操控光传播、增强光与物质相互作用、调制量子态等。然而在传统腔中,腔内外的介电常数对比并不高。近来,具有独特性质和特定应用的零折射率材料(ZIMs)引起了极大兴趣。通过将光学腔置于 ZIMs 中,可获得具有无限介电常数对比的极端情形。本文从理论上研究了嵌入于 $\varepsilon \approx 0$、或 $\mu \approx 0$、或 $(\varepsilon,\mu) \approx 0$ 的 ZIMs 中的介质腔的 Mie 共振。由于腔内外的 $\varepsilon$ 或 $\mu$ 对比率极高,在固定波长下,得到一系列具有相同角模数 $l$ 但不同腔半径的 Mie 共振;更有趣的是,对于嵌入 $\varepsilon \approx 0$($\mu \approx 0$)材料中的腔,其 $2^l$-TM (TE) 与 $2^{l+1}$-TE (TM) 模具有相同的共振解,而对于 $(\varepsilon,\mu) \approx 0$ 材料,其 $2^l$-TM 模与 $2^l$-TE 模之间也出现共振简并。我们进一步利用共振简并来调制腔内量子发射体的 Purcell 效应。共振嵌套与简并的结果将为提升腔行为性能提供额外的视角或自由度。