Los estados ligados en el continuo (BIC) han atraído un amplio interés de investigación debido a su excelente rendimiento en el confinamiento de la luz, lo que puede impulsar la interacción luz-materia. Los BIC pueden eliminar la pérdida de radiación para lograr teóricamente un factor de calidad infinito Q. Sin embargo, en los resonadores en chip prácticos, existen imperfecciones de fabricación inevitables que acoplan los BIC a los estados radiativos cercanos mediante dispersión, lo que limita el Q disponible.

Para suprimir la pérdida por dispersión, se requiere mejorar el confinamiento de la luz en los estados radiativos cercanos. Se pueden sintonizar varios BIC en la misma posición para formar un BIC fusionado utilizando las propiedades topológicas de BIC. Este mecanismo físico puede mejorar significativamente la Q de los estados cercanos en un amplio rango de vectores de onda y mejorar la solidez de los BIC frente a la pérdida por dispersión de las imperfecciones de fabricación.

Para losas de cristal fotónico, las polarizaciones de la radiación de campo lejano forman un vórtice de polarización alrededor de un BIC en el espacio de momento. El BIC se encuentra en la singularidad topológica, cuya dirección de polarización no se puede definir, por lo que no hay pérdida de radiación. El número de devanados de polarizaciones a lo largo de la dirección contraria a las manecillas del reloj define la carga topológica de los BIC. Los BIC están topológicamente protegidos siguiendo la conservación de la carga topológica. Son ajustables en el espacio de momento con la variación de los parámetros estructurales.

Sin embargo, hasta la fecha, la construcción de BIC fusionados implica solo la manipulación de cargas topológicas fundamentales. Por un lado, se puede considerar que las cargas topológicas de orden superior consisten en múltiples cargas topológicas fundamentales y, por lo tanto, un BIC cargado de orden superior puede mejorar la robustez de un BIC frente a la pérdida por dispersión. Por otro lado, al reducir la simetría estructural, los BIC con cargas topológicas de orden superior pueden dividirse en múltiples BIC con cargas topológicas fundamentales, que pueden construir BIC fusionados con otros BIC inducidos por mecanismos físicos.

En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications , el profesor Meng Xiao de la Universidad de Wuhan, el equipo del profesor Hongxing Xu de la Universidad de Wuhan y el profesor Che Ting Chan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong cooperaron para proponer un mecanismo físico novedoso para realizar la fusión de BIC mediante la manipulación topológica de orden superior. cargos.

En la losa de cristal fotónico con una red triangular, hay un BIC protegido por simetría con una carga topológica de -2 en el punto Γ. Cuando el espesor de la losa es el adecuado, aparecen BIC accidentales con cargas topológicas de ±1 en los puntos fuera de Γ, que se forman por la cancelación accidental de la pérdida de radiación debido a la interferencia destructiva. Al variar el grosor, varios BIC accidentales se pueden sintonizar simultáneamente en el punto G, formando un BIC fusionado con un BIC cargado de orden superior. Los factores Q de los estados radiativos cercanos se han mejorado significativamente para los estados radiativos cercanos en comparación con los BIC aislados o los BIC fusionados solo con cargas fundamentales. En resumen, la fusión de BIC que involucran cargos de orden superior puede mejorar aún más el confinamiento ligero y suprimir la pérdida por dispersión causada por imperfecciones de fabricación.

Al reemplazar los orificios cilíndricos con orificios cilíndricos elípticos, se reduce la simetría de la estructura y ya no se permiten BIC cargados de orden superior en el punto Γ. Debido a la conservación de la carga topológica, los BIC con la carga topológica de orden superior se dividen en BIC fuera de Γ. Los BIC divididos se pueden ajustar en el espacio de momento variando los parámetros estructurales. Se pueden sintonizar simultáneamente en el punto Γ para formar un BIC fusionado, o en la misma posición con BIC accidentales y formar un BIC fusionado en puntos fuera de Γ.

Al rotar los agujeros cilíndricos elípticos, la simetría del espejo se rompe aún más y los BIC se alejan del plano del espejo. Al elegir un ángulo de rotación y un grosor de losa adecuados, los BIC fusionados se pueden dirigir con un impulso diseñado, lo cual es de gran importancia para mejorar el rendimiento de las aplicaciones relacionadas con la dirección. + Explora más

Un solucionador altamente eficiente para estados ligados en el continuo basado en la reflexión interna total de las ondas de Bloch