超高 Q 因子全金属超表面及其近完美吸收
光学
2026-05-29 v1
摘要
高品质因子（Q）共振超表面因其在光学前沿领域的潜在应用而引起广泛关注。然而，由于固有耗散损耗，实现 plasmonic 超表面中同时具备极高 Q 因子和完美吸收，以实现强光-物质相互作用控制，仍面临巨大挑战。本文演示了由对称双柱（SDPs）构成的等离子体超表面，其上覆盖一层金属膜，通过几何间距的灵活调节，实现对暗模式 Fabry-Perot 界限态（FP-BIC）与伴随 Rayleigh 异常（RA）相关晶格共振之间相互作用的精确控制。基于这两种模式之间的耦合控制，可实现辐射损耗与耗散损耗的良好平衡，实测 Q 因子达 2180（理论 2800），吸收率几乎达到 99%。值得注意的是，尽管 SDP 的几何参数窗口较大（高度 h=70-120nm，半径 r=210-280nm），近似完美吸收响应仍保持稳定，同时在这些参数范围内，共振保持持续的高 Q 因子。这种混合耦合策略为设计用于超灵敏传感、窄带滤波和主动光子器件的高 Q、近临界耦合等离子体器件提供了通用框架。
引用
@article{arxiv.2605.29545,
title = {Ultrahigh-Q All-Metallic Metasurfaces with Robust Near-Perfect Absorption},
author = {Hanlei Xu and Han Qi and Chaoying Shi and Hong Zhang and Jun Wang and Ziming Meng and Guoliang Deng and Hao Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.29545},
year = {2026}
}
备注
30 pages, 5 figures; includes 6 pages of supporting information with 4 supplementary figures in the same PDF