Dans une nouvelle publication de Avancées opto-électroniques , chercheurs dirigés par le professeur Liu Yan de l'université de Xidian, Chine et le professeur Gan Xuetao de la Northwestern Polytechnical University, Chine, envisager la génération et l'application de la résonance Q élevé dans les métasurfaces entièrement diélectriques.

Les métamatériaux sont des structures électromagnétiques composites artificielles constituées d'unités de sous-longueur d'onde, qui peut réaliser un contrôle efficace et flexible des ondes électromagnétiques. Les métamatériaux sont un domaine de recherche émergent pour l'optoélectronique, la physique, chimie et matériaux, en raison de leurs nouvelles propriétés physiques et applications potentielles.

Avec le développement de la fabrication de nanostructures, les métasurfaces entièrement diélectriques ont attiré beaucoup d'attention de la recherche en raison de leur efficacité élevée et de leurs faibles pertes. Cependant, les métasurfaces à base de matériaux optiques traditionnels (comme le silicium) ne peuvent supporter que des résonances Q relativement faibles, limiter leurs applications en action laser, sentir, et optique non linéaire. Un concept récemment apparu d'états liés dans le continuum (BIC) fournit une nouvelle solution pour surmonter ce problème. Le concept de BIC a été introduit pour la première fois en mécanique quantique. Il représente un phénomène ondulatoire de modes, qui ont l'énergie se trouvant dans les états délocalisés à l'intérieur du continuum. Les métasurfaces supportant le BIC peuvent atteindre une résonance à Q élevé contrôlable, ce qui peut étendre leur applicabilité aux dispositifs nécessitant des caractéristiques spectrales nettes.

Les auteurs de cet article proposent une métasurface Si basée sur des blocs à symétrie brisée, qui peut atteindre la résonance Q élevé. Les nanoparticules faites de matériaux conventionnels ne peuvent supporter qu'un facteur de qualité relativement faible. Le concept de BIC apporte une nouvelle solution pour surmonter ce problème. Ce concept apparaît d'abord en mécanique quantique, où un vrai BIC est une abstraction mathématique avec un facteur Q infini. Dans ce travail, la rupture de symétrie est introduite dans la structure périodique symétrique et les BIC idéaux se transforment en mode fuite avec un facteur Q élevé. À la fois, le facteur Q de la résonance peut être contrôlé en faisant varier la taille des défauts introduits. En outre, en modifiant la proposition de conception, la relation entre le facteur Q et la taille du défaut peut également être ajustée. Une résonance à Q élevé peut être facilement réalisée de cette manière et l'effet optique non linéaire de la structure peut être évidemment amélioré au niveau de la résonance.

Les recherches rapportées dans cet article ouvrent la voie à la manipulation des BIC et à la réalisation de résonances dynamiques à Q élevé, ce qui constitue une étape importante vers le développement d'applications photoniques résonantes à Q élevé. technologies optiques innovantes et avancées.