Enhancing the Quality Factors of Guided Resonances via Rational Symmetry Breaking

不对称 对称性破坏 质量(理念) 对称(几何) 振幅 稳健性(进化) 理论物理学 布里渊区 齐次空间 物理 谐振器 自发对称破缺 联轴节(管道) Q系数 旋转对称性 放大系数 经典力学 量子电动力学 辐射传输 解耦(概率) 模耦合 统计物理学 形式主义(音乐) 平移对称性 显式对称破缺 量子力学
作者
Shiwang Yu,Yue‐Xin Sun,Duk‐Yong Choi,Zhancheng Li,Wenwei Liu,Wenyuan Zhou,Hua Cheng,Shuqi Chen
出处
期刊:Laser & Photonics Reviews [Wiley]
卷期号:20 (5) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/lpor.202501799
摘要

ABSTRACT Optical resonators supporting quasi‐bound states in the continuum (quasi‐BICs) and quasi‐guided modes (quasi‐GMs) induced by structural symmetry‐breaking perturbations can confine light with exceptionally high quality ( Q ) factors. However, their Q factors are highly sensitive to the wavevector and structural asymmetry parameters. Merging multiple BICs and Brillouin zone folding can substantially enhance the Q factor robustness of quasi‐BICs and quasi‐GMs against symmetry‐breaking perturbations, but is limited by the specific mode types and modest asymmetry levels. Here, we demonstrate that the Q factors of these modes can be simultaneously enhanced even under significant levels of asymmetry. By rationally engineering the symmetry breaking, we achieve an order‐of‐magnitude improvement in the Q factors compared to previously reported Brillouin‐zone‐folding‐induced guided resonances. Group symmetry analysis and coupling amplitude calculations reveal that the enhancement of the Q factor originates from the suppression of radiative losses by selectively breaking certain symmetries while preserving others. We further experimentally validated that the Q factors of quasi‐GMs exhibit substantial enhancement, surpassing those of conventional designs. Our strategy provides an effective approach for realizing high‐ Q resonances under significant symmetry‐breaking conditions, thus relaxing the stringent requirements on nanofabrication tolerance.
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