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26
2025
-
05
光子晶体中拓扑偏振奇点的演变，合并BICs，偶然BICs，以及UGRs之间的潜在关系
作者：
拓扑光子学中的拓扑缺陷已经被广泛的研究，因为其有利于探究物理本质以及有效地控制电磁波的传播。
偏振奇点被视为动量空间中的拓扑缺陷。连续体中的束缚态（bound state in the continuum，BIC）就是一个偏振奇点，也是动量空间中的拓扑缺陷，其拓扑核为整数。定向导模共振（unidirectional guided resonances，UGRs）也是一种偏振奇点。
对于BIC以及URGs的理解也有从多极子散射的视角出发。一维周期结构散射多极分解的COMSOL计算
最近发表表在Laser photonics review上的一篇文章揭示了偶然BICs，合并BICs以及定向导模共振之间的内在联系。文章指出倾斜光栅中的定向导模共振是源于特定厚度的拓扑核q=0的合并BICs。
两个拓扑核为相反数的BICs合并，通过控制光栅侧壁的角度可以实现束缚态向定向导模共振转换。同时研究表明发生定向导模共振时两个侧壁的角度之和基本是定值。研究也表明调整光栅的厚度可以使定向导模共振向偶然BICs转变。
通过改变一维光子晶体侧壁的角度，也就是倾斜光栅的角度，可以实现合并BICs向定向导模共振转换。可以看到倾斜光栅的定向导模共振由合并BICs的演变过程，研究通过改变侧壁的角度，发现实现定向导模共振时，侧壁的两个角度加和接近定值，这给定向导模共振器件的设计提供了一个新的设计维度。
该研究阐明了光子晶体平板中合并BICs、偶然BICs和UGRs之间的关内在关系。阐述了从合并BICs到偶然BICs，再到UGRs的演变过程，以及相关条件，如改变光栅厚度和引入侧壁倾斜角度，这为设计光子晶体结构时提供了理论依据。再者，倾斜角之和不变的发现，为快速寻找UGR提供了便利方法，具有实际应用价值。这些光学现象之间的紧密关联，这些内在的关系在光子晶体结构设计和光操控领域的潜在应用价值。
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