I BIC accidentali possono essere regolati simultaneamente per fondersi con il BIC caricato di ordine superiore nel punto Γ variando lo spessore. Una volta ridotta la simmetria, il BIC caricato di ordine superiore viene rotto e diviso in due BIC fuori Γ. Successivamente, possono essere sintonizzati per formare BIC fondendosi con un altro BIC accidentale in punti fuori Γ. Il BIC di fusione è orientabile con uno slancio progettato quando la simmetria speculare nel piano viene ulteriormente interrotta. Rispetto ai BIC isolati, la fusione dei BIC può aumentare significativamente i fattori Q degli stati radiativi vicini. Credito:Meng Kang et al.
Gli stati vincolati nel continuum (BIC) hanno attirato un ampio interesse di ricerca grazie alle loro eccellenti prestazioni nel confinamento della luce, che possono aumentare l'interazione luce-materia. I BIC possono eliminare la perdita di radiazione per ottenere teoricamente un fattore di qualità infinito Q. Tuttavia, nei pratici risonatori su chip, ci sono inevitabili imperfezioni di fabbricazione che accoppiano i BIC agli stati radiativi vicini mediante la dispersione, limitando così il Q disponibile.
Per sopprimere la perdita di dispersione, è necessario il miglioramento del confinamento della luce negli stati radiativi vicini. BIC multipli possono essere regolati nella stessa posizione per formare un BIC unito utilizzando le proprietà topologiche del BIC. Questo meccanismo fisico può migliorare significativamente il Q degli stati vicini su un'ampia gamma di vettori d'onda e migliorare la robustezza dei BIC contro la perdita di dispersione delle imperfezioni di fabbricazione.
Per le lastre di cristallo fotonico, le polarizzazioni della radiazione di campo lontano formano un vortice di polarizzazione attorno a un BIC nello spazio della quantità di moto. Il BIC si trova alla singolarità topologica, la cui direzione di polarizzazione non può essere definita, quindi non c'è perdita di radiazione. Il numero di avvolgimento delle polarizzazioni lungo la direzione antioraria definisce la carica topologica dei BIC. I BIC sono protetti topologicamente a seguito della conservazione della carica topologica. Sono sintonizzabili nello spazio della quantità di moto al variare dei parametri strutturali.
Tuttavia, ad oggi, la costruzione di BIC unificanti comporta solo la manipolazione di oneri topologici fondamentali. Da un lato, le cariche topologiche di ordine superiore possono essere considerate costituite da più cariche topologiche fondamentali, e quindi un BIC caricato di ordine superiore stesso può migliorare la robustezza di un BIC contro la perdita di dispersione. D'altra parte, riducendo la simmetria strutturale, i BIC con cariche topologiche di ordine superiore possono dividersi in più BIC con cariche topologiche fondamentali, che possono costruire BIC fondenti con altri BIC indotti da meccanismi fisici.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , il Prof. Meng Xiao dell'Università di Wuhan, il team del Prof. Hongxing Xu dell'Università di Wuhan e il Prof. Che Ting Chan dell'Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong hanno collaborato per proporre un nuovo meccanismo fisico per realizzare la fusione di BIC attraverso la manipolazione topologica di ordine superiore addebiti.
Nella lastra di cristallo fotonico con un reticolo triangolare, c'è un BIC protetto dalla simmetria con una carica topologica di -2 nel punto Γ. Quando lo spessore della lastra è appropriato, in punti off-Γ compaiono BIC accidentali con cariche topologiche di ±1, che sono formati dall'annullamento accidentale della perdita di radiazione a causa dell'interferenza distruttiva. Variando lo spessore, più BIC accidentali possono essere sintonizzati simultaneamente sul punto G, formando un BIC fondendosi con un BIC caricato di ordine superiore. I fattori Q degli stati radiativi vicini sono stati significativamente migliorati per gli stati radiativi vicini rispetto ai BIC isolati o alla fusione di BIC con solo cariche fondamentali. In breve, l'unione di BIC che coinvolgono cariche di ordine superiore può migliorare ulteriormente il confinamento della luce e sopprimere la perdita di dispersione causata dalle imperfezioni di fabbricazione.
Sostituendo fori cilindrici con fori cilindrici ellittici, la simmetria della struttura viene ridotta e i BIC carichi di ordine superiore non sono più consentiti nel punto Γ. A causa della conservazione della carica topologica, i BIC con la carica topologica di ordine superiore si dividono in BIC off-Γ. I BIC divisi possono essere regolati nello spazio della quantità di moto variando i parametri strutturali. Possono essere sintonizzati simultaneamente sul punto Γ per formare un BIC fuso, o nella stessa posizione con BIC accidentali e formare un BIC fuso in punti fuori Γ.
Ruotando i fori cilindrici ellittici, la simmetria dello specchio viene ulteriormente interrotta e i BIC vengono allontanati dal piano dello specchio. Scegliendo un angolo di rotazione e uno spessore della lastra adeguati, i BIC di fusione sono orientabili con una quantità di moto progettata, che è di grande importanza per migliorare le prestazioni delle applicazioni legate alla direzione. + Esplora ulteriormente
