具有 Mie 模态记忆的完美反射导模共振光子晶格

共振周期纳米结构根据材料和设计参数的选择，可在窄或宽光谱带宽上提供完美反射。这一效应已被知晓数十年，并通过一维和二维结构在理论与实验上被观测到，这些结构通常称为共振光栅、超材料和超表面。这一非凡现象的物理成因是由亚波长 regime 中倏逝衍射级激发的横向布洛赫模所介导的导模共振。近年来，数百篇论文宣称法布里-珀罗或 Mie 共振是周期超表面完美反射的基础。本文以简单的一维圆柱杆晶格为对象，清晰且明确地表明 Mie 共振并非完美反射的成因。事实上，布洛赫模介导的零级反射率的谱位置主要由晶格周期控制，通过其对角均匀化有效介质折射率的直接影响实现。一般而言，完美反射出现在远离 Mie 共振处。然而，当横向漏模场分布接近孤立粒子的 Mie 场分布时，共振轨迹趋向于 Mie 共振波长。晶格场记住孤立粒子场这一事实在此被称为 Mie 模态记忆。通过折射率匹配子层擦除 Mie 记忆后，我们表明完美反射仍然存在，且共振轨迹趋近于均匀化有效介质波导轨迹。本文结果将有助于澄清一般共振光子晶格的物理基础。