En una nueva publicación de Avances optoelectrónicos , investigadores dirigidos por el profesor Liu Yan de la Universidad de Xidian, China y el profesor Gan Xuetao de la Universidad Politécnica del Noroeste, Porcelana, considere la generación y aplicación de la resonancia de alta Q en metasuperficies totalmente dieléctricas.

Los metamateriales son estructuras electromagnéticas compuestas artificiales que constan de unidades de sublongitud de onda, que puede realizar un control eficiente y flexible de las ondas electromagnéticas. Los metamateriales son un área de investigación emergente para la optoelectrónica, física, química y materiales, debido a sus nuevas propiedades físicas y aplicaciones potenciales.

Con el desarrollo en la fabricación de nanoestructuras, Las metasuperficies totalmente dieléctricas han atraído mucha atención de la investigación debido a su alta eficiencia y baja pérdida. Sin embargo, Las metasuperficies basadas en materiales ópticos tradicionales (como el silicio) solo pueden soportar resonancias Q relativamente bajas, limitando sus aplicaciones en acción láser, sintiendo y óptica no lineal. Un concepto recientemente surgido de estados ligados en el continuo (BIC) proporciona una nueva solución para superar este problema. El concepto de BIC se introdujo por primera vez en mecánica cuántica. Representa un fenómeno ondulatorio de modos, que tienen la energía en los estados deslocalizados dentro del continuo. Las metasuperficies que soportan BIC pueden lograr una resonancia controlable de alta Q, lo que puede extender su aplicabilidad a los dispositivos que requieren características espectrales nítidas.

Los autores de este artículo proponen una metasuperficie de Si basada en bloques rotos de simetría, que puede lograr la resonancia de alta Q. Las nanopartículas hechas de materiales convencionales solo pueden soportar un factor de calidad relativamente bajo. El concepto de BIC proporciona una nueva solución para superar este problema. Este concepto aparece por primera vez en la mecánica cuántica, donde un verdadero BIC es una abstracción matemática con factor Q infinito. En este trabajo, La ruptura de simetría se introduce en la estructura periódica simétrica y los BIC ideales pasan al modo de fugas con un factor Q alto. Al mismo tiempo, el factor Q de la resonancia se puede controlar variando el tamaño de los defectos introducidos. Además, cambiando la propuesta de diseño, también se puede ajustar la relación entre el factor Q y el tamaño del defecto. De esta manera se puede realizar fácilmente una resonancia de Q alto y obviamente se puede mejorar el efecto óptico no lineal de la estructura en la resonancia.

La investigación informada en este artículo allana el camino para manipular los BIC y realizar resonancias dinámicas de alta Q, lo que constituye un paso significativo hacia el desarrollo de aplicaciones fotónicas resonantes de alta Q. tecnologías ópticas innovadoras y avanzadas.