基于Quasi-BIC强圆二色性的手性超表面器件设计

本发明涉及微纳光学器件与系统集成，具体是一种基于quasi-bic强圆二色性的手性超表面器件。

背景技术：

1、与天然手性材料相比，手性超材料具有较强的场局域化和增强效应，因此可以应用于手性信号增强、生物传感器、手性识别和手性信号开关等手性相关光学器件的设计方面。

2、对结构的破坏性干扰或对称失配可以使具有有限寿命的大多泄漏的布洛赫模态成为具有无限寿命的非辐射模态——连续体中的束缚态(bics)，这种束缚态的形成可以使辐射和非辐射损耗同时被抑制，共振质量因子趋于无穷。

3、值得注意的是，通过将结构参数调整到所谓的超腔体系，甚至可以在单一的亚波长高折射率介质谐振器中形成quasi-bic(qbic)。在更广泛的应用中，许多由具有断裂平面对称的不同元原子阵列组成的超表面可以支持与qbic概念直接相关的高q共振。因此，具有bics的介电超表面具有增强圆二色性(cd)的前景。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明提供了一种基于quasi-bic强圆二色性的手性超表面器件的设计方法和仿真数据，其结构自身的非镜像对称特点使其具备不对称传输的性质，更重要的是介质材料的折射率可以有效的调节cd响应，并且各向异性介质还可以增强结构的手性，所以可以实现灵活操纵手性并增强cd响应的功能。

2、为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

3、一种基于quasi-bic强圆二色性的手性超表面器件，其结构由嵌入在各向异性介质中成对的硅(si)介电棒构成，其中每对介电棒都有一个小的垂直位移d＝41.8nm以消除镜像对称。si的折射率为n＝4+0.02i，各向异性介质的折射率na＝(1.1,1.2,1.1)，其他优化后的几何参数为θ＝11.5°，l＝231nm，w＝79nm，h＝78nm，s＝92nm，晶格常数p＝561nm，各向异性介质的厚度t＝120nm。当沿前向(+z)或者后向(-z)入射圆偏振光时，结构会表现出相反的cd响应，而且使用旋转调制的方式可以使得最大cd响应为1。

4、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

5、(1)本发明的结构比较新颖，结构自身的非镜像对称特点使其具有不对称传输的性质。

6、(2)本发明可以在650～700nm的近红外波长范围内实现强cd响应。

7、(3)本发明结构中各向异性介质的折射率可以有效的调节cd响应，并且使用旋转调制的方式可以使得最大cd响应为1。

技术特征：

1.一种基于quasi-bic强圆二色性的手性超表面器件，其特征在于：整体结构(c)由嵌入在各向异性介质中成对的硅(si)介电棒(b)构成，其中每对介电棒都有一个小的垂直位移d＝41.8nm(a)以消除镜像对称。

2.根据权利要求1所述的一种基于quasi-bic强圆二色性的手性超表面器件，其特征在于：si的折射率为n＝4+0.02i，各向异性介质的折射率na＝(1.1,1.2,1.1)。

3.根据权利要求1所述的一种基于quasi-bic强圆二色性的手性超表面器件，其特征在于：优化后的几何参数为θ＝11.5°，l＝231nm，w＝79nm，h＝78nm，s＝92nm，晶格常数p＝561nm，各向异性介质的厚度t＝120nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于quasi-bic强圆二色性的手性超表面器件，其特征在于：结构可以在650～700nm的近红外波长范围内实现强cd响应，并且使用旋转调制的方式可以使得最大cd响应为1。

5.根据权利要求1所述的一种基于quasi-bic强圆二色性的手性超表面器件，其特征在于：结构自身的非镜像对称特点使其具有不对称传输的性质，可以对前向(+z)或者后向(-z)入射的圆偏振光，表现出相反的cd响应。

技术总结本发明公开一种基于连续体准束缚态(Quasi‑BIC)强圆二色性的手性超表面器件，其结构由嵌入在各向异性介质中成对的硅(Si)介电棒构成，其中每对介电棒都有一个小的垂直位移d以消除镜像对称。本设计结构可以在650～700nm的近红外波长范围内实现强CD响应，当沿前向(+Z)或者后向(‑Z)入射圆偏振光时，结构会表现出相反的CD响应，并且使用旋转调制的方式可以使得最大CD响应为1。本设计所提出的方法新颖且容易实现，未来有望在对纳米光子学的柔性调谐和增强手性响应方面做出重要贡献。技术研发人员：肖功利,陈康,杨宏艳,陈赞辉,刘兴鹏,王阳培华,孙堂友,李海鸥受保护的技术使用者：桂林电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13