超临界耦合理论与广义连续域束缚态
光学
2026-05-13 v1 材料科学
摘要
连续域束缚态（BICs）源于尽管与连续域存在光谱重叠，但破坏性干涉抑制了辐射。本文我们展示了 Friedrich--Wintgen 干涉如何自然地从一个通过共享辐射通道耦合的共振的亮-暗超模分解中产生。在此基底下，准 BIC 的任何有限泄漏都会引发因果驱动的反应耦合，从而实现对暗态扇区的非厄米泵浦。我们推导了这一过程的最优条件，并证明其对应于先前在 [Nature 626, 765 (2024)] 中确定的超临界耦合区域，同时自然地恢复了普遍的准 BIC 不对称标度律。将该理论扩展到光子晶体板中的类狄拉克色散，我们识别出一个开放狄拉克奇点，其中狄拉克间隙与超临界区域相匹配。一个四波哈密顿量定量地重现了严格耦合波分析，揭示了传统临界耦合的失效。在该区域附近，吸收性交叉耦合诱导相干吸收干涉，并使得有效耗散损耗的抑制超越了传统材料极限。这些结果催生了广义连续域束缚态（gBIC）的概念，将其视为一种极限非厄米态，其中辐射与有效增益相互补偿，产生总品质因数的真正发散。总体而言，这项工作建立了一个统一框架，将 BIC 干涉、狄拉克拓扑和非厄米物理联系起来，用于开放光子系统中的超高 Q 值增强和损耗工程。
引用
@article{arxiv.2605.11741,
title = {Theory of Supercritical Coupling And Generalized Bound States in the Continuum},
author = {Sergio Balestrieri and Bruno Miranda and Silvia Romano and Gianluigi Zito},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.11741},
year = {2026}
}
备注
23 pages, 11 figures, under review, Supporting Information not included here (available from the publisher)