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连续体中法布里-佩罗束缚态(FP-BICs)

连续体中法布里-佩罗束缚态(FP-BICs) 微波工程仿真
2025-04-08
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导读:超表面中的 BIC 是与任何辐射通道解耦的暗模式,理论上会产生无限的 Q 因子。



超表面中的 BIC 是与任何辐射通道解耦的暗模式,理论上会产生无限的 Q 因子。使用平面波等外部源激发 BIC 并在远场中访问通常需要小的扰动才能将 BIC 转换为准 BIC,从无限 Q 因子转变为有限的高 Q 因子。然而,由于对称性破坏过程中引入的各向异性,大多数对称保护的准 BIC 对入射偏振和制造过程表现出高度敏感性,限制了它们在光检测和成像中的应用。

目录



  • 通过时间耦合模式理论分析 FP-BIC
  • 相关概念
  • 参考资料



*

As shown below👇

*通过时间耦合模式理论分析 FP-BIC

通过分析建立 FP-BICs 的 Q 因子与相位/频率失谐和非辐射衰减率之间的内在关系。发现,FP-BICs 的 Q 因子与相位/频率失谐的平方成反比,与非辐射衰减率成反比。内在关系为灵活处理 FP-BIC 谐振提供了指导。

FP-BIC 的出现归因于位于同一辐射通道内不同位置的两个谐振器之间的相消干扰。诱导 FP-BIC 的技术包括用镜子镜像光学谐振器,如图所示。

在没有外部驱动源的情况下,可以使用时间耦合模式理论来描述两个谐振器的振荡幅度(A1 和 A2)的时间演变。将谐振器放置在远离镜的地方,以忽略近场耦合。然后,推导出系统的两个特征值,如下所示:
当传输相移 φ 满足 φBIC = nπ(n 是一个整数)时,其中一个特征频率的虚部变为零,表示存在无限的 Q 因子,称为 FP-BIC。
准 FP-BICs 的 Q 因子与失谐之间的内在关系总结如下:
很明显,在谐振频率附近调整失谐a和辐射衰减率γ0允许FP-BIC共振的定向工程.Q 因子和非辐射衰减率之间的关系由下式给出,

揭示了 Q 因子和非辐射衰减率之间的反比关系。



*相关概念

FP-BIC的基本特性

FP-BIC(Fabry-Pérot Bound State in the Continuum)是一种特殊的光学共振状态,具有以下特征:

在连续谱中存在的束缚态

由Fabry-Pérot腔结构支持

具有理论上无限高的品质因子(Q因子)

对结构参数极其敏感


时间耦合模式理论概述

时间耦合模式理论(Temporal Coupling Mode Theory)是一种分析复杂系统中各组件随时间相互作用的框架,特别适用于分析光电子器件中的动态行为。该理论主要关注:

系统中不同模式之间的时间依赖性耦合

动态演化过程中的能量交换机制

时间尺度上的同步与异步现象


耦合方程如下,

dA/dt = (iω₀ - γ)A + κB + F(t)

dB/dt = (iω₁ - Γ)B + κ*A + G(t)



参考文献



[1] X. Rao et al., “Manipulation of resonances governed by Fabry–Pérot bound states in the continuum,” Applied Physics Reviews, vol. 12, no. 1, p. 011423, Mar. 2025, doi: 10.1063/5.0253100.


        



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微波工程仿真
关注数学、电磁理论、微波射频、电路、工业设计等内容以及相关的仿真、设计工具软件。
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