Multipolar Origin and Active Control of High-Q Quasi-BIC Fano Resonances in Dielectric Metasurfaces for Sensing Applications
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）
本研究提出了一种全介质超材料，通过结构不对称性实现高Q准BIC费诺共振，用于高灵敏度折射率传感和主动光学开关。
2025-10-12 physics.optics
Assembling and Modeling Stacked Disordered Metasurfaces
本文提出一种无需光刻的纳米加工方法实现亚微米厚度的级联无序等离激元超表面，开发了适用于大入射角的理论模型揭示相干与非相干散射的相互作用，并据此实现了厘米尺度色彩加密器件。
2025-06-30 physics.optics
Broken symmetry dielectric resonators for high quality-factor Fano metasurfaces
我们提出了一种新的方法，介电超颖表面的设计，依赖于一个单一的谐振器每个单元格，并产生强大的，高品质因数Fano谐振。我们的方法利用高度对称的谐振器几何形状，如立方体的对称性破缺，以诱导否则正交谐振器模式之间的耦合。特别是，我们设计的扰动耦合“亮”偶极模式的“暗”偶极模式，其辐射衰减抑制在阵列中的局部场效应。我们的方法可从近红外到射频广泛扩展。我们首先通过对基于锗谐振器的超颖表面的数值模拟来解开Fano谐振行为，该超颖表面在~10.8 μ m处实现了~1300的品质因数。然后，我们提出了两个实验演示工作在近红外（~1微米）：硅基的实现，实现了品质因数的~350;和砷化镓基的结构，实现了品质因数的~600 -最高的近红外品质因数实验证明，这种超颖表面。重要的是，大的电磁场增强出现在Fano谐振频率的谐振器内。我们设想，将高品质因数、高场增强共振与非线性和有源/增益材料（如砷化镓）相结合将导致新类别的有源光学器件。
2016-07-21 physics.optics
Origin of the Fano interference and its tunability with near-field interactions in a guided mode-resonant metasurface
本文通过电磁散射从头算理论及数值模拟，揭示引导模谐振超表面中Fano干涉的起源，研究平面波与偏振偶极子源激发下的共振红移和线宽变窄效应，为超表面非对称共振的观测与应用提供理论支撑。
2025-07-07 physics.optics
Optical emulation of double-continuum Fano interference by circularly dichroic plasmonic metasurfaces
通过设计两个亮等离子体激元模和一个暗等离子体激元模之间的近场相互作用，实验实现了使用超颖表面的双连续Fano（DCF）干涉的普遍存在的量子力学现象的经典仿真。利用等离子体DCF干涉的解析理论发现并解释了亮模之间的竞争，其中一个亮模有效地抑制了正交光偏振的Fano干涉，并将其应用于预测等离子体超颖表面的圆二向色性光场集中。
2014-09-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Efficient treatment of stacked metasurfaces for optimizing and enhancing the range of accessible optical functionalities
我们提出，讨论和验证一个适应的S-矩阵形式主义的一个有效的，简化的处理堆叠均匀的周期性结构的超颖表面正常入射平面波激励下运行。所提出的形式主义可以适用于任何材料系统，任意形状的亚原子，在任何频率和任意的亚波长周期。避免引入任何类型的有效参数，我们直接使用单个元表面的S参数来计算任意堆栈的响应。实际上，S参数是选择的完全表征均匀超颖表面的复参数，特别是关于其偏振操纵特性。正如有效材料参数如介电常数和磁导率或波参数如传播常数和阻抗一样，只要各个层相对于其近场解耦，就可以应用基于S矩阵的堆叠。这一要求最终限制了使用各个层的光学特性来计算堆叠系统的响应-这是任何均匀超颖表面或超颖材料层的概念目标，因此也是均匀超颖表面最终可能实现的本质。这种方法既简单又有吸引力，同时也很强大：通过简单的半解析S矩阵乘法，可以将结构化超颖表面相互结合，以及与各向同性、各向异性或手性均匀层结合。因此，可以建立复杂的堆叠和谐振器，准确地处理和优化其色散偏振敏感的光学功能，而不需要进一步严格的全波模拟。
2015-11-30 physics.optics
The Design of Dual Band Stacked Metasurfaces Using Integral Equations
提出了一种基于积分方程的设计一维不变双带堆叠元表面的方法。堆叠的超颖表面将在反射时在每个带中以期望的角度生成准直光束。背衬导体的堆叠超颖表面由一个堆叠在另一个上的两个超颖表面（由电介质间隔物支撑的图案化金属覆层）组成。堆叠的元表面分三个阶段设计。首先，每个超颖表面的图案化金属覆层被均匀化并建模为非均匀阻抗片。编写电场积分方程（EFIE）以对每个超颖表面内的均匀化元件之间以及从超颖表面到超颖表面的互耦合进行建模。利用矩量法将EFIE转化为矩阵方程。非线性矩阵方程在两个频段迭代求解，得到双频段复值阻抗片。在第二阶段中，应用优化来将这些复值阻抗片转换成适合于印刷电路板制造的纯电抗片，通过引入表面波。在第三阶段中，每个超颖表面的金属覆层被图案化以用于双带堆叠超颖表面的全波模拟。利用这种方法，设计了两个双波段堆叠元表面
2021-09-27 cs.SY eess.SY physics.app-ph
Ultrasensitive THz sensing with high-Q Fano resonances in metasurfaces
高品质因数共振对于设计超灵敏折射率无标记传感器是非常有希望的，因为它允许电磁波和分析物材料之间的强烈相互作用。超材料和等离子体传感由于其谐振结构中电磁场的亚波长限制而引起了人们的广泛关注。然而，在这些系统中激发高品质因数共振一直是一个挑战。我们激发了一个数量级更高的品质因数共振平面太赫兹超材料，我们利用超灵敏传感。具有极窄线宽的低损耗四极和Fano共振使我们能够测量由于周围介质折射率的最小变化而引起的微小光谱偏移。我们用四极子实现了7.75 x 10^3 nm/ RIU的灵敏度水平，用Fano共振实现了5.7 x 10^4 nm/ RIU的灵敏度水平，这可以通过使用更薄的衬底进一步增强。这些发现将有助于设计超灵敏的实时化学和生物分子传感器的指纹区域的太赫兹制度。
2014-06-27 physics.optics
Supercavity Modes in Stacked Identical Mie-resonant Metasurfaces
提出通过空气间隔堆叠两个相同 Mie 共振超表面，使 Mie 模式与定制 Fabry–Pérot 模式重叠，从而无需对称性破缺即可产生可调控的高 Q 超腔模式。
2023-11-02 physics.optics
Strong Modulation of Infrared Light using Graphene Integration with Plasmonic Fano-Resonant Metasurfaces
等离子体超颖表面代表了一个有前途的平台，用于增强光-物质相互作用。超颖表面的光学响应的主动控制对于诸如光束转向、调制器和开关、生物化学传感器和紧凑型光电子器件的应用是期望的。在这里，我们使用具有两个Fano共振的等离子体超颖表面来增强红外线与电可控单层石墨烯的相互作用。实验表明，这些共振的窄光谱宽度，结合强光/石墨烯耦合，使反射率调制近一个数量级，导致调制深度高达90%。.数值模拟证明了在保持反射率几乎恒定的同时对反射光的相位进行强主动调制的可能性，从而为可调谐红外透镜和光束转向铺平了道路
2014-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fano resonances induced by symmetry protected bound states in the continuum in dielectric metasurfaces: line-shape prediction by machine learning method
本文研究介电光栅中对称保护连续域束缚态诱导的共振线型，用耦合模理论给出双参数通用公式，并提出随机森林机器学习方法预测法诺共振线型，误差比最小二乘法低一个数量级。
2025-04-11 physics.optics
Multistate Tuning of Third Harmonic Generation in Fano-Resonant Hybrid Dielectric Metasurfaces
混合介质超颖表面已经成为一种有前途的方法，以提高近场约束，从而实现高的光学非线性使用低损耗的晶体管。混合超颖表面的设计和制造的额外灵活性允许动态控制光，这对于更广泛的应用是增值的。在这里，我们展示了一个可调谐的和有效的三次谐波产生（THG）通过混合超颖表面与相变材料Ge 2Sb 2 Te 5（GST）沉积在非晶硅纳米结构的顶部。Fano共振被激发以将入射光限制在混合超颖表面内，并且在1210 nm左右的基本泵浦波长处实现了125的实验品质因数（$Q$ -因子）。我们证明了Fano共振在GST的非晶态和在其晶态的关断状态的开启状态之间的切换，以及在其中间态的THG发射的逐步多状态调谐。由于Fano共振增强了场约束，在相同泵浦功率下，实现了$η = 2.9*10^{-6}$ %的三倍频转换效率，是基于GST的法布里-珀罗腔的32倍以上.我们的研究结果显示了基于GST的混合介电超颖表面作为高效和可调谐非线性光学器件的强大潜力。
2021-05-10 physics.app-ph physics.optics
Equivalence of reflection paths of light and Feynman paths in stacked metasurfaces
我们表明存在的虚拟偏振态的模式在超颖表面堆栈的相互作用。为了支持我们的研究结果，我们通过实验实现了一个元表面堆栈，由纳米贴片的各向同性层和纳米线的各向异性层组成。利用类比的介观电子输运通过费曼路径在结处的电子的相互作用，我们提出了一个半解析描述的模式内的相互作用堆栈。然后，我们推导出一系列的所有可能的反射路径光可以采取内部的超颖表面堆栈。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Widely Tunable, Etch-free Multi-dielectric Fano Metasurfaces in the Visible
Bilkent University（比尔肯特大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本文提出并验证了一种将多层介质腔集成到一维光栅的纳米光子架构，实现可见光波段宽调谐法诺共振，具备无刻蚀制备、强局域场积累等优势，可用于光子器件、显示印刷及量子技术等领域。
2026-08-28 physics.optics
Optical properties of Fano-resonant metallic metasurfaces on a substrate
三种不同的周期性光学超颖表面表现出法诺共振在中红外频率范围内的衬底的存在下进行了研究。我们开发了一个严格的半分析技术和计算基板的存在如何影响这些结构的光学性质。一个分析的极小模型的截断精确技术的基础上引入，并示出提供一个简单的描述所观察到的行为。我们表明，基板的存在下，大大改变集体响应的结构抑制伍德的异常和空间色散的共振。不同类型的法诺共振被发现受到不同的影响由基板和覆盖层之间的光学对比度。研究了共振的光谱位置对衬底/覆盖层折射率的依赖关系，并重新检验了广泛使用的有效介质方法的有效性。
2012-01-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polarization-Tuned Fano Resonances in All-Dielectric Short-Wave Infrared Metasurface
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔理工学院）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼兹晶体生长研究所）
本文提出一种全介质硅集成元表面，通过偏振调控实现短波红外范围的费诺共振控制，用于高灵敏度折射率传感。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling Thermal Emission by Parity-symmetric Fano Resonance of Optical Absorbers in Metasurfaces
在本研究中，我们设计了一种基于Al/SiN/Al纳米夹层光吸收体的超颖表面。宇称对称暗磁共振模式，反对称亮磁共振模式，和表面晶格模式同时建立在这样的元表面。通过改变结构参数，暗模式的波长可以被调谐为与晶格模式重叠。Fano共振是由暗模和晶格模之间的耦合引入的。角分辨热辐射实验表明，Fano共振引起的热辐射具有窄的光谱波长和定向辐射角。本文提出的风扇型热发射器有可能作为未来的相干红外线光源。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Stacked Time-Varying Metasurfaces
本文提出用级联空间均匀、独立时变调制的超表面替代传统面内空间调制架构，建立通用设计与优化理论框架，并展示其在无磁隔离、时间环行器及紧凑波导集成中的应用。
2025-08-28 physics.app-ph physics.optics
Orthogonal Flatbands-Enabled Robust Fano Resonances through Brillouin-Zone Folding
Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院深圳先进技术研究院）；The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））
本研究提出通过布里渊区折叠在正交H形谐振器超表面中实现平带，从而获得鲁棒法诺共振，在0°至30°斜入射下保持稳定，为微波光子器件设计提供新策略。
2026-09-23 physics.optics
High Quality Factor Fano-Resonant All-Dielectric Metamaterials
在过去的几年中，电磁感应透明（EIT）的超表面类似物已经成为纳米光子学领域的主要焦点，这是由于它们能够产生用于诸如低损耗慢光器件和高灵敏度光学传感器的应用的高品质因数（Q因子）共振。然而，欧姆损耗将常规等离子体激元EIT超颖表面中可实现的Q因子限制为小于10的值，从而显著妨碍器件性能。在这里，我们报告一个经典的模拟EIT使用全电介质硅基超颖表面的实验演示。由于极低的吸收损耗和相邻元原子的相干相互作用，实验观察到483的创纪录的高Q因子，导致折射率传感器的品质因数（FOM）为103。此外，我们表明，介电超颖表面可以被设计为限制在硅谐振器或环境中的光场，允许在纳米尺度上定制光-物质相互作用。
2014-08-15 physics.optics
Temporal coupled mode theory for high-$Q$ resonances in dielectric metasurfaces
Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；Kirensky Institute of Physics, Federal Research Centre KSC SB RAS（基列斯基物理研究所，俄罗斯科学院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心）；Siberian Federal University（西伯利亚联邦大学）；ITMO University（ITMO大学）；Peking University（北京大学）
本文提出了一种用于分析介电超材料中高Q谐振的时域耦合模理论，揭示了对称性对Fano共振轮廓的影响，并预测了单向引导共振模与特殊反向传播模的双生关系。
2025-07-25 physics.optics
van der Waals Nanogap Loading of a \ce{TiO2} Nanobar Metasurface for Dual-Channel Fano Refractive Index Sensing
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）
本文研究了一种基于TiO$_2$纳米棒对和20nm BeS间隙插入层的双极化介电超材料传感器，通过介电对称性破缺实现极化选择性激发两种不同共振，同时追踪两个极化通道的折射率变化。
2026-06-29 physics.optics
Fano resonances in all-dielectric electromagnetic metasurfaces
该工作为全介质超表面建立了严格的数学框架，分析亚波长共振及其渐近展开，证明实共振存在性，并利用群论与变分法揭示对称性破缺可引发法诺型反射和透射异常。
2023-10-12 math.AP physics.optics
Resonant Asymmetric All-Dielectric Metasurface for Boosting Third-Harmonic Generation
共振超颖表面由于其鲜明的光谱特征和显著的场增强效应而受到广泛的关注。在这项工作中，通过打破硅纳米柱的面内对称性，我们实现了尖锐的法诺共振。计算分析了超颖表面的远场辐射和近场分布，进一步揭示了超颖表面的谐振特性。此外，理论推导和模拟表现出反二次依赖的Q-因子的非对称性参数，揭示了共振是由在连续介质中的受保护的束缚态。最后，我们在实验上验证了这种尖锐共振，并利用它有效地提高了三次谐波的产生。这种增强可以归因于超颖表面内部的强光学强度增强。
2020-04-03 physics.optics
Metasurface engineering through bound states in the continuum
近年来，由于超颖表面提供了有效的波前控制和共振透射的工程设计的新颖方式，超颖表面已经吸引了大量的关注。我们讨论了一种方法，允许有效地控制外观的尖锐Fano共振超颖表面与{ \it的连续束缚态}。我们表明，通过打破横向对称性，在垂直于一个复杂的单元格的超表面的方向，我们可以控制的数量，频率和类型的高$Q$共振起源于束缚态的连续。作为例子，我们证明实验的超颖表面的磁偶极子和环形偶极子的响应所管辖的多极束缚态的物理。
2019-06-14 physics.optics
Active Nonlocal Metasurfaces
通过光学超颖表面进行主动可调谐和可重构的波前整形提出了一个重大的技术挑战，通常需要非常规材料工程和纳米纤维。大多数波前整形元表面可以被认为是“局部的”，因为它们的操作取决于单个元单元的响应。相比之下，“非局部”元表面基于许多相邻元单元所支持的模式起作用，导致尖锐的光谱特征，但通常没有对传出波前的空间控制。最近，基于准束缚态的连续介质的非局域超颖表面被证明只能在所支持的Fano共振的窄带宽内产生设计师波前。在这里，我们利用增强的光与物质的相互作用与尖锐的法诺共振，探索主动调制的光谱和波前的折射率调谐和机械拉伸。我们的实验证明的原理热光调谐的非局部超颖表面的硅，和数值演示的非局部超颖表面的热光开关之间的不同的波前形状。这种用于热可重构波前整形的元光学平台既不需要不寻常的材料和制造，也不需要对单个元单元进行主动控制。
2020-08-20 physics.app-ph physics.optics
Strong interaction between graphene and localized hot spots in all-dielectric metasurfaces
基于二维材料石墨烯的有源光子学在开发可调谐、紧凑、高效的光学器件方面引起了人们极大的兴趣。在此，我们将石墨烯集成到由硅分裂谐振器组成的Fano谐振全介质超颖表面中，系统地研究了近红外波段石墨烯与馈电间隙内高度局域化的热之间的强相互作用。数值结果表明，由于石墨烯的本征吸收与局域热点处增强的电场之间的耦合作用，集成石墨烯可以显著降低Fano共振。通过改变费米能级和石墨烯的层数来操纵表面电导率，Fano共振强度获得显著的调制，甚至被关闭。这项工作提供了一个很大的自由度，以定制在纳米尺度上的光-物质相互作用，并开辟了途径，主动可调和集成的纳米光子器件的应用，如光学生物传感，慢光和增强的非线性效应。
2019-03-06 physics.app-ph physics.optics
Ultrathin wave plates based on bi-resonant silicon Huygens' metasurfaces
支持电和磁共振的全介电惠更斯超颖表面是用于需要极高透射率和透射光相位的宽范围控制的组合的各种光学应用的有前途的平台。高效波片是这种应用的一个示例。结合高光谱选择性和强光能集中，这种相位板对于精确感测和高效率非线性光学是理想的。我们提出了一种新的方法来实现这样的超薄光学板：各向异性Fano谐振光学超颖表面（AFROM）采用光谱尖锐的电和相对宽带的磁共振的组合。通过合理选择复晶胞的几何参数，可以获得接近2π的相移覆盖范围。基于漏磁/电共振的本征值模拟的新方法使这种超颖表面的快速计算设计成为可能。
2017-12-28 physics.optics
Miniature optical planar camera based on a wide-angle metasurface doublet corrected for monochromatic aberrations
光学超颖表面是纳米散射体的二维阵列，其以亚波长空间分辨率修改光学波前。他们准备通过实现复杂的低成本系统来彻底改变光学，在这些系统中，多个超颖表面被光刻堆叠并与电子器件集成。对于成像应用，超表面堆栈可以执行复杂的图像校正，并且可以直接与图像传感器集成。在这里，我们证明了这个概念与一个微型平面相机集成的单片超曲面透镜双校正单色像差，和图像传感器。作为鱼眼摄影物镜的双合透镜具有0.9的小$f$数，大于60 $^\circ\times$ 60 $^\circ$的视角，并且以70%的聚焦效率在850 nm波长下操作。该相机表现出几乎衍射极限的图像质量，这表明该技术在显微镜，摄影和计算机视觉光学系统开发中的潜力。
2016-10-19 physics.optics
From Fano resonances to bound states in the continuum in dipole arrays at THz frequencies
Fano共振和束缚态的连续（BIC）表现出丰富的现象，分别源于他们的非对称线的形状和无限的品质因数。在这里，我们从实验和理论上表明，棒二聚体超颖表面表现出窄（高Q）Fano共振太赫兹频率。当每个二聚体中的杆变得相同时，这些共振连续地演变成BIC。我们分析表明，这是一个普遍的行为发生在阵列的二聚体组成的失谐共振偶极子。法诺共振的出现是由于宽和窄晶格偶极共振之间的干扰，随着窄晶格共振成为相同共振偶极的BIC，高Q因子在失谐参数空间中趋于无穷大。在整个电磁波谱中可以直接设想类似的配置，从而导致在诸如感测和激光发射的光子学应用中感兴趣的超高Q Fano谐振和BIC。
2019-01-10 physics.optics
Asymmetric metasurfaces with high-$Q$ resonances governed by bound states in the continuum
我们发现，由表面上不同的晶格（电介质或金属）的平面内对称性破缺的元原子创建的超表面可以支持尖锐的高$Q$共振，起源于物理的束缚态的连续。我们严格证明了在连续的束缚态和法诺共振之间的直接联系，并开发了一个通用的理论，这样的超表面，提出了智能工程的共振在纳米光子学和元光学的许多应用的方式。
2018-09-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Beam shaping by nonlinear moiré metasurfaces
本研究通过堆叠扭转的定制色散超表面构建非线性莫尔结构，揭示了可通过扭转角有效调控的复杂远场二次谐波辐射图案，为非线性波前整形及相关光子应用提供了新方向。
2024-06-20 physics.optics
Nonreciprocal and temperature-tunable light absorption in AlAs/ITO/GaAs Hybrid Metasurfaces
本文设计了AlAs/ITO/GaAs垂直堆叠纳米混合结构，通过FDTD方法研究其1240 nm近红外光吸收特性，实现91.67%的高吸收率、55.53%的温度变化率及温度调控的非互易吸收，为多功能光电器件设计提供新思路。
2025-04-17 physics.app-ph physics.optics
Chiral Quasi-Bound States in the Continuum
准束缚态的连续（q-BIC）是适当定制的纳米结构的共振态，具有长的光学寿命控制的破缺微扰。虽然在平面化的MEMS器件所产生的Fano共振仅限于线性极化，我们在这里表明，手征扰动扩展q-BIC的概念，以任意的椭圆偏振。使用几何相位工程，我们实现超尖锐的Fano光谱功能，可以塑造冲击波阵面与近统一的效率，而在同一时间精确地过滤其光谱内容的超颖表面。
2020-06-09 physics.optics
Photosensitive chalcogenide metasurfaces supporting bound states in the continuum
我们研究，理论和实验，可调超颖表面支持尖锐的Fano共振的启发下，在连续的光学束缚态。我们探索使用三硫化二砷（一种光敏硫属玻璃）具有光学性能，可以在制造后阶段通过光吸收进行微调。我们选择对应于低于三硫化二砷带隙的能量的超颖表面的共振波长，并且通过暴露于高于带隙的能量的光来实验性地控制共振光谱位置。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Tunable nonlinear graphene metasurfaces
我们引入了非线性石墨烯超材料表面的概念，采用石墨烯层和平面超材料之间的可控相互作用。这种混合超颖表面支持两种类型的亚辐射共振模式，结构化超颖材料元件（“超颖分子”）的非对称模式和石墨烯等离子体激元，其表现出强相互耦合和避免的色散交叉。石墨烯等离子体激元的高可调谐性促进子辐射模式之间的强相互作用，从而修改相关联的Fano共振的光谱位置和寿命。我们表明，强共振相互作用，结合等离子体激元的亚波长局域化，导致增强的非线性响应和高效率的二次谐波产生。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasma absorption levelling by phase coherence in meta-surface stacked structure
本文提出了一种MIM（metal-metasurface-insulator-metal）叠层结构，以实现中远红外波段的理想吸收。大量的金属复合金属单元放置在绝缘体Ge的均匀层上，绝缘体Ge沉积在均匀的金属Ti表面上。每个单元由四个直角三角形立方体组成，位于正方形的四个边的中间。三个共振吸收峰可以是离散的或平坦的，取决于立方体的厚度。一旦金属立方体比其趋肤深度更薄，就可以实现有效的超宽带吸收体，其平均吸收率超过90%，范围从8-14μm。我们建立了一个四能级腔-偶极相互作用模型来解释等离子体吸收平衡现象。这是由来自元表面的强相位相干性产生的，因为三个混合模式由顶部和下方金属层之间的微腔阵列中的公共腔光子耦合。该结构对红外线具有偏振选择性。它在红外探测和成像方面具有很大的潜力。
2022-05-19 physics.optics
Fabry-Perot Resonance of Bilayer Metasurfaces
本研究构建了基于超构镜的 Fabry-Perot 腔，发展时域耦合模理论解析透射特性，发现特征腔间距 Lc 和 LQ 能调控线型与品质因子，在短腔长下实现高品质因子诱导透明峰。
2024-04-26 physics.optics
Optical secret sharing with cascaded metasurface holography
秘密共享是用于存储高度敏感的信息（如编码数据的加密密钥）的完善的密码原语。它描述了将一个秘密分成不同份额的问题，而不向其股东透露有关该秘密的任何信息。在这里，我们展示了一个全光学的解决方案，秘密共享的基础上元表面全息。在我们的概念中，超表面全息图被用作空间上可分离的共享，其以全息图像的形式携带加密消息。其中两个份额可以通过将它们靠近在一起而重新组合。穿过这一叠超颖表面的光积累了两个全息图的相移，并且可以高保真地光学重建秘密。另一方面，由单个元表面生成的全息图可以用于识别每个股东。此外，我们证明了两个堆叠的超颖表面全息图之间的固有平移对准灵敏度可以用于空间复用，其可以进一步扩展以实现光学标尺。
2021-10-07 cs.CR physics.optics
Enhanced Third-Harmonic Generation in a Bound State in the Continuum Assisted Multiband All-Dielectric Metasurface
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）
该研究设计了含硅纳米块的全介质超表面，利用连续介质中的准束缚态实现多带Fano共振，增强了紫外多带三次谐波产生，为多带光子器件研发提供了新途径。
2026-09-30 physics.optics
Terahertz sensing of 7nm dielectric film with bound states in the continuum metasurfaces
几种材料在太赫兹电磁辐射下的指纹光谱响应表明，太赫兹技术是一种有效的传感应用工具。然而，用更长的太赫兹波（1 THz = 0.3 mm）感测几纳米薄膜的纳米级薄膜是具有挑战性的。在这里，我们展示了一个准束缚态的连续（BIC）共振感测纳米级薄分析物沉积在一个灵活的超颖表面。大的灵敏度源于准BIC Fano共振态的强局部场限制和低折射率环烯烃共聚物基底的极低吸收损耗。在超颖表面上感测7 nm的最小厚度的锗薄膜，其对应于λ/43000的深亚波长长度尺度，其中λ是谐振波长。准BIC微结构超材料传感器的低损耗、柔性和较大的机械强度可以成为开发超灵敏可穿戴太赫兹传感器的理想平台。
2019-08-10 physics.app-ph physics.optics
Nonlinear optics at all-dielectric nanoantennas and metasurfaces
不受相位匹配约束的等离子体超表面对控制光学非线性和通过工程化亚波长超原子提高非线性产生效率做出了重要贡献。然而，高耗散损耗和不可避免的热加热限制了它们在非线性纳米光子学中的应用。全介电超颖表面，支持电和磁米氏型共振在其纳米结构，已出现作为一个有前途的替代非线性等离子体。高折射率介电纳米结构允许额外的磁共振，可以诱导磁非线性效应，其与电非线性一起增加非线性转换效率。此外，低耗散损耗和高损伤阈值为在高泵浦强度下操作提供了额外的自由度，从而显著增强了非线性过程。在这篇综述中，我们讨论了当前的国家的最先进的在激烈发展的领域的全介质非线性纳米结构和超颖表面，包括米氏模的作用，Fano共振和anapole时刻的谐波产生，波混合，和超快光开关。此外，我们还综述了利用全介质超表面进行非线性相位和波前控制的最新进展。我们讨论的技术，实现全介质超颖表面的多功能应用和产生的二阶非线性过程的CMOS兼容材料。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
In-line Dispersion Control of Femtosecond Laser Pulses by Multilayer Huygens' Metasurfaces
Friedrich-Schiller-University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）
本研究实验展示了多层惠更斯超表面实现对飞秒激光脉冲的在线色散控制，无需空间分离光谱成分，累积相位达8π，群延迟色散约3969 fs²，有效补偿啁啾并压缩脉冲，提供紧凑可扩展的集成平台。
2026-10-07 physics.optics
Tunable and broadband coherent perfect absorbers with nonlinear and amplification performance based on asymmetric bifacial graphene metasurfaces
提出了一种非对称双面石墨烯超颖表面，实现了太赫兹（THz）波段的可调谐宽带相干完全吸收（CPA）。所提出的设计是由两个不同的石墨烯方形贴片超颖表面堆叠在一个介电基板。非线性CPA性能，而不诉诸光学非线性和放大的基础上发生的波干涉现象沿和内部的亚波长结构。在单波照明的情况下，得到了两个方向的宽带非对称反射。该响应充当所呈现的可调谐和宽带非线性CPA性能以及对吸收的逆响应（即，当附加的输入波与相反传播的入射波相干地相互作用时，放大。该器件有望成为光调制器、传感器、光电探测器和全光小信号放大器等新型片上太赫兹通信器件的重要组成部分。
2020-05-25 physics.app-ph physics.optics
Dark-Exciton-Mediated Fano Resonance from a Single Gold Nanostructure Deposited on Monolayer WS2 at Room Temperature
强空间限制和高度降低的介电屏蔽提供了具有强多体效应的单层过渡金属二硫属化物（TMDC），从而具有光学禁止的激子态（即，暗激子）。在这里，我们探索的相互作用的表面等离子体激元与暗激子的混合系统组成的堆叠的金纳米三角形（AuNTs）和单层WS 2。我们观察到一个狭窄的Fano共振时，混合系统被包围的水，我们属性的光谱Fano线宽变窄的暗K-K激子的等离子体增强衰变。我们的研究结果表明，单层WS 2中的暗激子可以强烈地改变混合等离子激元-激子系统中的Fano共振，并且可以用于新型光学传感器和有源纳米光子器件。
2019-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
"Exclusive-OR" operation with Fano resonant MEMS Metamaterial
近年来，一系列由热、电、磁和光信号控制的可重构超材料被开发出来，用于在从微波到光学的宽电磁波谱范围内动态地操纵电磁辐射的强度、相位和波前。在这里的第一次，我们展示了一个可重构的元表面执行异或（XOR）逻辑运算，使用两个独立的控制电输入和光学读出的形式在太赫兹波长的远场Fano强度状态。同时，近场共振限制使得通用NAND逻辑操作成为可能。此外，通过使用单个电输入控制和光学读出，在Fano谐振的远场强度状态下实现逻辑非操作。所提出的基于Fano设计的可重构微悬臂梁具有多种逻辑运算，可以创建一个通用平台，用于实现可编程和随机访问的超材料，具有增强的电光性能，多通道数据处理和加密技术，用于高速无线网络，现在正被推向太赫兹波长。
2018-03-01 physics.app-ph physics.optics
Tunable bilayer dielectric metasurface via stacking magnetic mirrors
功能可调性、环境适应性和易于制造是超颖表面中高度期望的特性。在这里，我们提供了一个由两个堆叠的相同电介质磁镜组成的可调双层超表面，它们由主导电偶极和其他磁多极激发，在界面附近表现出非局部电场增强和高反射。与通过两种不同功能的结构直接叠加实现的可调谐性不同，我们通过控制两个磁镜界面附近的层间耦合实现了高反射和高透射的可逆转换。当层间距较小时，磁镜效应增强了层间耦合。减小双层超颖表面的层间距导致更强的层间耦合和超原子的散射抑制，这导致高透射率。相反，增加间距导致层间耦合减弱和散射增强，从而导致高反射。双层超颖表面的高透射率具有良好的鲁棒性，这是由于具有层间耦合的元原子可以保持对相邻元原子运动和无序位置扰动的散射抑制。该工作为设计可调谐超颖表面提供了一种简单的方法（即堆叠磁镜），为高性能光开关在通信和传感领域的应用提供了新的思路。
2022-03-18 physics.app-ph physics.optics
Metasurface-based hybrid optical cavities for chiral sensing
提出利用量子超表面设计外部磁场控制的保螺旋度混合光学谐振腔，通过超窄谐振和快速相移实现手性分子的高灵敏鉴别传感。
2023-06-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Polarization-Multiplexed Spatial Filtering in a Symmetric \ce{TiO2} Metasurface with an Anisotropic van der Waals Gap Fill
Department of Electrical and Electronic Engineering, Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET)（孟加拉国工程与技术大学电气与电子工程系）；Accident Research Institute, Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET)（孟加拉国工程与技术大学事故研究所）
通过在对称TiO₂纳米棒对的间隙中插入各向异性BeS层，利用其介电各向异性（Δε≈0.27）放松偶极子抵消条件，实现准BIC共振，并用于一阶空间微分运算。
2026-06-11 physics.optics
Electrostatic Steering of Thermal Emission with Active Metasurface Control of Delocalized Modes
本文提出并实验验证了一种石墨烯集成超表面结构，通过静电调控F-P腔去局域模式的相位，实现热发射方向连续转向，峰值发射率保持0.9以上。
2024-04-22 physics.app-ph physics.optics
Self-induced passive nonreciprocal transmission by nonlinear bifacial dielectric metasurfaces
打破洛仑兹互易定律是一个不平凡的任务，因为它通常需要庞大的磁铁或复杂的时间调制动态技术来完成。在这项工作中，我们提出了一个简单而紧凑的设计，非线性双面介质metasurface实现强大的自诱导无源非互易传输，而无需使用外部偏置。所提出的设计是自由空间光学应用的理想选择，可以在两种入射偏振下工作，并且需要非常低的输入激发功率来达到非互易机制。它是由两个被动的硅基超颖表面表现出法诺和洛伦兹共振嵌入在一个玻璃基板。高度不对称的场增强实现与建议的设计，导致在低激发强度，由于大的克尔非线性硅强非互易性。此外，级联设计，提出了进一步改善插入损耗，扩大非互易强度范围，并通过提高传输对比度，提高隔离比。最后，它表明，所提出的非线性超颖表面是强大的制造缺陷，可以实现较大的隔离相对较宽的输入功率范围内，即使在两个入射波同时从两个方向冲击的情况下。目前的工作预计将导致新的紧凑型非互易纳米光子器件，如全光二极管，隔离器，环行器，和敏感的光学元件的防反射保护层。
2020-04-16 physics.app-ph physics.optics
Band dynamics accompanied by bound states in the continuum at the third-order $Γ$ point in leaky-mode photonic lattices
平面光子晶格（包括超颖表面和光子晶体平板）中的束缚态和Fano共振是近年来研究的热点。通常，BIC和Fano共振与在二阶伽马（$Γ$）点处打开的第二阻带相关联。研究了一维漏模光子晶格中三阶$Γ$点处的第四阻带及其伴随的BIC的基本性质。在第四阻带处，一个带边模式遭受辐射损耗，从而产生Fano谐振，而另一个带边模式变成无泄漏BIC。第四阻带主要由与周期性介电常数调制的第一、第二和第四傅立叶谐波分量相关联的布拉格过程控制。这三个主要过程之间的相互作用关闭了第四带隙，并引起了带翻转，由此泄漏和BIC边缘穿过第四带隙。在第四阻带处，由于一阶和二阶傅立叶谐波之间的破坏性相互作用，形成了一种新型的BIC。当第四个带隙关闭强烈增强$Q$因素，狄拉克锥色散可以出现在三阶$Γ$点。我们的研究结果表明，通过利用高$Q$布洛赫模式在第四阻带操纵电磁波的方法。
2020-10-23 physics.optics
Ultrathin 3R-MoS$_2$ metasurfaces with atomically precise edges for efficient nonlinear nanophotonics
该研究利用自上而下光刻与各向异性湿法刻蚀制备具有原子级精确边缘的超薄3R-MoS$_2$三角形纳米孔超表面，并通过q-BIC实现SHG超三个数量级增强。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Learning qBIC Resonances across Metasurface Families in Dielectric Fourier Space
State Key Laboratory of Infrared Physics, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学物理科学与技术学院）
该研究在介质傅里叶空间中，通过共享倒格矢网格结合K空间主干与局部复K空间专家，实现跨超表面家族的qBIC共振学习，提升了共振参数预测精度并支持光谱-结构重建。
2026-11-03 cs.LG physics.comp-ph physics.optics
