基于介电常数不对称 qBIC 超材�表面用于折射率感生
光学
2025-09-01 v1 应用物理
摘要
界限状态在共轨 (BIC) 中提供了卓越的光致约束，由于其本质上与辐射通道解耦。小尺寸对称性破坏将 BIC 转化为准 BIC (qBIC)，其可耦合至自由空间辐射，实现适用于折射率 (RI) 感生的超高品质因子 (Q 因子)。在实际实现中，通常采用几何不对称。然而，由于制造后辐射损耗固定，此类超材表面在 RI 感生中仅 exhibits 共振谱线的水平平移，而无法改变其整体形状。本文展示了一种介电常数不对称 qBIC ({\epsilon}-qBIC) 超材表面，其将环境折射率变化直接编码至不对称因子中， resulting in折射率响应涉及共振波长位移和调制变化。除了在单波长条件下实现约 5300%/RIU 的竞争性透射灵敏度外，{\epsilon}-qBIC 设计还提供了显著改善的线性响应。具体而言，其感生数据分布的线性窗口面积(计算为线性参数保持在预设阈值以上处的积分波长区域)，是几何不对称 qBIC (g-qBIC) 的 104 倍，使单波长信号读取更加稳健可靠。此外，数值结果表明，环境介电常数不对称可光学恢复 g-qBIC 至超高-Q (>10^7) 状态，接近 BIC 条件。与传统 BIC 不同，一旦受扰动便通常不可访问，介电恢复的 BIC 可通过环境扰动实现可访问。这一发现表明，针对开发高性能光子器件以实现实际感生应用的另一种设计策略。
引用
@article{arxiv.2508.21574,
title = {Permittivity-asymmetric qBIC metasurfaces for refractive index sensing},
author = {Xingye Yang and Alexander Antonov and Haiyang Hu and Andreas Tittl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.21574},
year = {2025}
}