1 西安科技大学理学院，陕西 西安 710054
2 西安科技大学安全工程与科学学院，陕西 西安 710054
连续域束缚态（BIC）已被广泛用于设计具有高品质因数（Q值）谐振的超材料中。通过在一个周期单元中设置两对高折射率裂环谐振器（SRR），设计了一种太赫兹全介质超材料。基于超晶格模式的对称性保护原理，通过改变其中两个SRR之间的距离，获得了可观测的准BIC（QBIC）模式。通过调节不对称度可以调制Q值，并且QBIC的Q值与结构的不对称度之间呈现出二次反比的关系。感应电场和磁场的空间分布以及感应电流的多极展开都表明了谐振是由电四极子的激发引起的。所提出的超材料具有较窄的谐振线宽，其灵敏度和FOM（figure of merit）分别为254.8 GHz/RIU和509.6，可以作为高灵敏度的折射率传感器。
材料 连续域束缚态 太赫兹 全介质超材料 电四极子 折射率传感 光学学报
2023, 43(23): 2316002
1 衢州职业技术学院 信息工程学院, 浙江 衢州 324000
2 深圳技术大学 先进光学精密制造技术广东普通高校重点实验室, 广东 深圳 518118
为了提高品质因子（Quality value，Q）以增强光与物质的耦合作用，本文提出一种结构简单、工艺制备要求低的介质超材料，它可激发对称保护的连续介质束缚态（bound states in the continuum , BICs）。该介质超材料具有四聚孔组成的平面纳米孔板，通过改变纳米孔的位置，可使对称保护BIC转变为对称保护的QBIC，进而诱导出两个高品质因子Q值Fano共振。经计算Fano共振在非对称参数Δ=3 nm时，Q值可达到1×e6。随后将QBIC和Fano共振的远场辐射分解为不同多极子分量的贡献，基于散射功率和电场矢量分布可以发现，介质超材料在λ1出现高Q值Fano共振主要是因为磁四极子和环偶极子的存在，而在λ2出现高Q值Fano共振主要是因为环偶极子的存在。最后分析计算了纳米孔边长和纳米孔填充材料对两个Fano共振的影响。本文的研究可以为研究制备高Q值光学响应器件提供理论指导。
连续介质束缚态 介质超材料 Fano共振 品质因子 bound states in the continuum dielectric metamaterial Fano resonance quality value
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室 天津大学太赫兹波研究中心, 天津 300072
采用基于高阻硅的曲折线型(meander-line)介质超材料, 设计了一种宽带的太赫兹四分之一波片, 可以在较宽的频率范围内将入射的线偏振太赫兹波转换为圆偏振太赫兹波出射。三维全波模拟显示, 通过恰当地设计超材料微结构的几何尺寸, 可以调节微结构的双折射特性, 进而改变沿微结构两个正交方向偏振的太赫兹波的透射振幅和相位, 使之振幅相近(约0.55), 相位相差90°。实验上,通过离子束刻蚀硅的方法按照设计加工了一个样品, 并利用太赫兹时域频谱系统进行了表征。实验结果和模拟结果吻合得很好,实现了带宽在1.07~1.41 THz范围内有效的四分之一波片, 对应的归一化椭圆率高达0.99, 证实了该设计的有效性。此外, 还通过改变微结构的几何参数, 进一步在模拟上设计了两个在其他太赫兹波段工作的四分之一波片, 证明了该微结构的可调谐特性。
太赫兹 介质超材料 曲折线型微结构 四分之一波片 terahertz dielectric metamaterials meander-line structure quarter wave plate 红外与激光工程
2017, 46(9): 0921002
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室 天津大学太赫兹波研究中心, 天津 300072
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
设计了基于介质高阻硅的超材料用于对太赫兹波的透射振幅和相位进行控制。这里组成超材料的基本结构单元为亚波长柱状硅, 相比于基于金属的超材料, 其损耗小, 效率也更高。太赫兹入射到不同尺寸和旋向的柱状硅时, 所透射的太赫兹波的振幅和相位也不同。通过设计不同空间位置处的柱状硅尺寸和旋向, 就可以实现任意的振幅和相位分布, 从而对透射波波前进行完全的控制。实验中, 利用这种硅质微结构设计了三种不同的奇异光栅, 其衍射级次和数目可任意控制。这种基于介质超材料的方法, 设计简单, 加工方便, 在制作太赫兹波段低损耗的功能器件方面有着广泛的应用前景。
振幅和相位控制 介质超材料 太赫兹 奇异光栅 amplitude and phase control dielectric metamaterials terahertz meta-grating 红外与激光工程
2016, 45(4): 0425004
