論文の概要: Merging toroidal dipole bound states in the continuum without up-down symmetry in Lieb lattice metasurfaces

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06132v1
• Date: Wed, 12 Jul 2023 12:35:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-13 12:59:50.575841
• Title: Merging toroidal dipole bound states in the continuum without up-down symmetry in Lieb lattice metasurfaces
• Title（参考訳）: リーブ格子のアップダウン対称性のない連続体におけるトロイダル双極子結合状態の融合
• Authors: Guodong Zhu Sen Yang and Justus C. Ndukaife
• Abstract要約: 本研究では,リーブ格子に基づく統合型BICシステムを提案する。 本研究では, 面外散乱損失を効果的に抑制し, 加工品に対する構造物の堅牢性を高める。 本研究は, コンパクト構造内のBICのトポロジカルな性質を活かした魅力あるプラットフォームを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The significance of bound states in the continuum (BICs) lies in their potential for theoretically infinite quality factors. However, their actual quality factors are limited by imperfections in fabrication, which lead to coupling with the radiation continuum. In this study, we present a novel approach to address this issue by introducing a merging BIC regime based on a Lieb lattice. By utilizing this approach, we effectively suppress the out-of-plane scattering loss, thereby enhancing the robustness of the structure against fabrication artifacts. Notably, unlike previous merging systems, our design does not rely on the up-down symmetry of metasurfaces. This characteristic grants more flexibility in applications that involve substrates and superstrates with different optical properties, such as microfluidic devices. Furthermore, we incorporate a lateral band gap mirror into the design to encapsulate the BIC structure. This mirror serves to suppress the in-plane radiation resulting from finite-size effects, leading to a remarkable ten-fold improvement in the quality factor. Consequently, our merged BIC metasurface, enclosed by the Lieb lattice photonic crystal mirror, achieves an exceptionally high-quality factor of 105 while maintaining a small footprint of 26.6X26.6 um. Our findings establish an appealing platform that capitalizes on the topological nature of BICs within compact structures. This platform holds great promise for various applications, including optical trapping, optofluidics, and high-sensitivity biodetection, opening up new possibilities in these fields.
• Abstract（参考訳）: 連続体(BIC)における境界状態の重要性は、理論上無限の品質因子のポテンシャルにある。 しかし、実際の品質要因は製造の不完全性によって制限され、放射線連続体と結合する。 本研究では,リーブ格子に基づく統合BIC体制を導入することにより,この問題に対処する新しい手法を提案する。 この手法を用いることで, 面外散乱損失を効果的に抑制し, 加工品に対する構造物の堅牢性を高める。 特に、従来のマージシステムとは異なり、我々の設計は準曲面のアップダウン対称性に依存していない。 この特性は、マイクロ流体デバイスのような異なる光学特性を持つ基板や超格子を含む応用において、より柔軟性を与える。 さらに, サイドバンドギャップミラーを設計に組み込んでBIC構造をカプセル化する。 このミラーは、有限サイズ効果による面内放射の抑制に役立ち、品質係数の顕著な10倍の改善をもたらす。 その結果、リーブ格子フォトニック結晶ミラーで囲まれたBIC準曲面は、26.6×26.6の小さなフットプリントを維持しながら、非常に高品質な105を達成できた。 本研究は, コンパクト構造内のBICのトポロジカルな性質を活かした魅力あるプラットフォームを構築した。 このプラットフォームは、光学トラップ、光流体学、高感度バイオ検出など、様々な応用に大いに期待でき、これらの分野で新たな可能性を開く。

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