有限系统中的拓扑超腔共振
应用物理
2022-01-17 v1
摘要
声学谐振腔在现代声学系统中起着至关重要的作用，已催生出许多在噪声控制、生物医学超声和水下通信方面的重要应用。超高品因数共振在一些应用（如高分辨率声学传感器和声学激光器）中备受青睐。在此，我们在理论上提出并通过实验演示了耦合声学谐振器系统中一类新的超腔共振，其源于几何空间中连续域束缚态（BICs）的合并。我们通过显式计算 BIC 合并前后的拓扑电荷（伴随电荷湮灭）来揭示其拓扑起源。与其他类型的 BIC 相比，它们对制备缺陷带来的扰动具有鲁棒性。此外，我们发现此类超腔模式可与夹在两个矩形（或圆形）波导之间的整个矩形（长方体）谐振器所支持的 Friedrich-Wintgen BIC 相关联，从而构造出更多超腔模式。接着，我们制备了这些耦合谐振器，并通过测量其反射谱实验证实了这一独特现象：BIC 的移动、合并与消失，结果与数值模拟和模式演化的理论预测吻合良好。最后，鉴于声波与电磁波相似的波动性质，此类合并 BIC 也可在耦合光子谐振器系统中构造。我们的结果有望在声学与光子学中找到令人振奋的应用，如增强声发射、滤波与传感。
引用
@article{arxiv.2201.05324,
title = {Topological Supercavity Resonances In the Finite System},
author = {Lujun Huang and Bin Jia and Yan Kei Chiang and Sibo Huang and Chen Shen and Fu Deng and Tianzhi Yang and David A Powell and Yong Li and Andrey E Miroshnichenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.05324},
year = {2022}
}
备注
16 pages, 5 figures