Bound states in the continuum enabling ultra-narrowband perfect absorption

物理 窄带 电介质 光子学 吸收(声学) 光学 折射率 计算物理学 光电子学
作者
Xueyang Zong,Lixia Li,Yufang Liu
出处
期刊:New Journal of Physics [IOP Publishing]
卷期号:25 (2): 023020-023020 被引量:26
标识
DOI:10.1088/1367-2630/acb9b3
摘要

Abstract Resonant dielectric metasurfaces have been demonstrated to hold a great promise for manipulation of light-wave dispersion at the nanoscale due to their resonant photonic environment and high refractive index. However, the efficiency of devices based on dielectric nanostructures is usually limited by the quality ( Q ) factor of their resonant modes. The physics of the bound sates in the continuum (BICs) provide an elegant solution for control over the Q factor of resonant modes. Here, by engineering the substrate of Si-based metasurfaces, we demonstrate two eigenmodes that exhibit an intrinsic magnetic dipole (MD)character and have an infinite radiation lifetime. We reveal that they are characterized by in-plane and out-of-plane MD modes and respectively correspond to two groups of BICs, that is, Fabry–Pérot BICs and symmetry-protected BICs. Using temporal coupled-mode theory and numerical simulations, we show that these BIC modes can transform into high- Q quasi-BIC resonances with near-unity absorption under normal incidence through tuning structural parameters. Our work provides a promising route to use BIC-inspired metasurfaces for designing ultra-narrowband absorbers which can be used as absorption filters, photodetectors, and sensors.

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