Les interactions entre la lumière et la matière sont un axe de recherche central dans le domaine de la photonique. Les cavités résonnantes avec des facteurs de qualité (Q) élevés sont capables de confiner efficacement la lumière et de présenter des durées de vie de rayonnement ultra-longues, ce qui les rend essentielles pour des applications telles que les lasers, les modulateurs, l’optique non linéaire et l’informatique quantique.
Les méthodes traditionnelles de confinement de la lumière impliquent des résonateurs à micro-anneaux, des microcavités de Bragg, des cristaux photoniques, etc. Les états liés dans le continuum (BIC) sont des modes non radiatifs uniques qui existent dans le continuum de rayonnement, au-dessus de la ligne de lumière. Cependant, leurs champs optiques intrinsèques peuvent toujours être confinés dans la structure sans fuir dans l’espace libre, présentant ainsi un Q radiatif infini.
Les BIC fournissent une approche généralisée pour obtenir des cavités résonnantes à Q extrêmement élevé, offrant un mécanisme puissant pour améliorer les interactions lumière-matière. Au cours des dernières décennies, des BIC ont été établis dans diverses structures photoniques et les mécanismes physiques fondamentaux ont été largement explorés.
Au cours des dernières années, de nombreux articles ont fait état de diverses applications des BIC dans différents domaines. Bien qu’il existe également plusieurs articles de synthèse sur les BIC photoniques fournissant des conseils et résumant les progrès réalisés ces dernières années, les perspectives des BIC dans la photonique térahertz ont été négligées.
Récemment, l’équipe du professeur Longqing Cong de la Southern University of Science and Technology a publié un article de synthèse en ligne intitulé « Recent advances and perspective of photonic bound states in the continuum » dans la revue Science ultrarapide. Cet article fournit une perspective des BIC sur les applications en photonique térahertz après avoir résumé les résultats les plus récents et les applications intéressantes des BIC photoniques, ce qui mettra à jour la bibliothèque de la littérature dans ce domaine en plein développement.
L’examen commence par discuter des interprétations des BIC sous deux angles, à savoir l’interférence en champ lointain des multipôles et les propriétés en champ proche des charges topologiques. Des travaux récents sur la manipulation des propriétés de rayonnement en champ lointain des BIC par l’ingénierie des charges topologiques sont ensuite mis en évidence.
Par la suite, les développements les plus récents dans les applications sont classés en génération de lumière chirale et de faisceaux vortex, génération d’harmoniques, capteurs et laser. Enfin, un aperçu complet des progrès actuels des BIC en régime térahertz est résumé, et leurs applications potentielles dans la génération, la détection, la modulation, la détection et l’isolement des térahertz sont envisagées.
Les progrès récents des BIC, tant en théorie qu’en applications, ont de profondes implications pour l’ingénierie des résonances dans les dispositifs photoniques. Alors que le domaine de la photonique continue de se développer dans les applications industrielles, la photonique activée par BIC devrait rester un domaine de recherche très actif, entraînant de nouveaux progrès non seulement dans le régime optique classique, mais également dans la photonique quantique.
Plus d’information:
Guizhen Xu et al, Progrès récents et perspective des états liés photoniques dans le continuum, Science ultrarapide (2023). DOI : 10.34133/science ultrarapide.0033
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