Die Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie sind ein zentraler Forschungsschwerpunkt im Bereich der Photonik. Resonanzhohlräume mit hohen Gütefaktoren (Q) sind in der Lage, Licht effektiv einzuschränken und weisen eine extrem lange Strahlungslebensdauer auf, was sie für Anwendungen wie Laser, Modulatoren, nichtlineare Optik und Quantencomputer unverzichtbar macht.
Traditionelle Methoden zur Lichteindämmung umfassen Mikroringresonatoren, Bragg-Mikrokavitäten, photonische Kristalle usw. Gebundene Zustände im Kontinuum (BICs) sind einzigartige nichtstrahlende Moden, die innerhalb des Strahlungskontinuums oberhalb der Lichtlinie existieren. Ihre intrinsischen optischen Felder können jedoch immer noch innerhalb der Struktur eingeschlossen werden, ohne in den freien Raum zu gelangen, wodurch sie eine unendliche Strahlungsgüte aufweisen.
BICs bieten einen allgemeinen Ansatz zur Erzielung von Resonanzhohlräumen mit extrem hohem Q und bieten einen leistungsstarken Mechanismus zur Verbesserung der Licht-Materie-Wechselwirkungen. In den letzten Jahrzehnten wurden BICs in verschiedenen photonischen Strukturen etabliert und die grundlegenden physikalischen Mechanismen umfassend erforscht.
In den letzten Jahren wurde in zahlreichen Artikeln über verschiedene Anwendungen von BICs in verschiedenen Bereichen berichtet. Während es auch mehrere Übersichtsartikel zu photonischen BICs gibt, die Orientierung geben und die Fortschritte der letzten Jahre zusammenfassen, wurden die Perspektiven von BICs in der Terahertz-Photonik übersehen.
Kürzlich veröffentlichte das Team von Prof. Longqing Cong an der Southern University of Science and Technology in der Zeitschrift einen Online-Übersichtsartikel mit dem Titel „Neueste Fortschritte und Perspektiven photonischer gebundener Zustände im Kontinuum“. Ultraschnelle Wissenschaft. Dieser Artikel bietet eine Perspektive von BICs auf Anwendungen in der Terahertz-Photonik, nachdem er die neuesten Ergebnisse und interessanten Anwendungen von photonischen BICs zusammengefasst hat, was die Literaturbibliothek in diesem sich schnell entwickelnden Bereich aktualisieren wird.
Der Aufsatz beginnt mit der Diskussion von Interpretationen von BICs aus zwei Perspektiven, nämlich der Fernfeldinterferenz von Multipolen und den Nahfeldeigenschaften topologischer Ladungen. Anschließend werden aktuelle Arbeiten zur Manipulation der Fernfeldstrahlungseigenschaften von BICs durch technische topologische Ladungen hervorgehoben.
Anschließend werden die neuesten Anwendungsentwicklungen in die Kategorien chirale Licht- und Wirbelstrahlerzeugung, Harmonische Erzeugung, Sensoren und Laser eingeteilt. Abschließend wird ein umfassender Überblick über die aktuellen Fortschritte von BICs im Terahertz-Bereich zusammengefasst und ihre potenziellen Anwendungen in der Terahertz-Erzeugung, Erkennung, Modulation, Erfassung und Isolierung vorgestellt.
Die jüngsten Fortschritte bei BICs, sowohl in der Theorie als auch in der Anwendung, haben tiefgreifende Auswirkungen auf technische Resonanzen in photonischen Geräten. Da sich der Bereich der Photonik in industriellen Anwendungen weiter ausdehnt, wird erwartet, dass die BIC-gestützte Photonik weiterhin ein äußerst aktives Forschungsgebiet bleibt und weitere Fortschritte nicht nur im klassischen optischen Bereich, sondern auch in der Quantenphotonik vorantreibt.
Mehr Informationen:
Guizhen Xu et al., Aktuelle Fortschritte und Perspektive photonisch gebundener Zustände im Kontinuum, Ultraschnelle Wissenschaft (2023). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0033
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