基于石墨烯-双曲超材料光子异质结拓扑界面态的角度无关太赫兹吸收研究

本研究为解决太赫兹波段角度敏感吸收难题，研究人员创新性地构建了嵌入石墨烯的一维光子晶体(PC)异质结构，其中整合了双曲超材料(HMMs)。通过拓扑界面态(TIS)实现的光子带隙(PBGs)角度不变特性，成功开发出具有共振频率稳定、吸收强度恒定且磁场响应一致的全向吸收体系。特别值得注意的是，级联结构中的低能模式展现出比单模体系更优异的广角稳定性，为开发完美全向太赫兹吸收器提供了新思路。

　　

这项理论研究揭示了在含双曲超材料(HMMs)的一维光子晶体(PC)中，通过石墨烯嵌入构建的异质结构可实现基于拓扑界面态(TIS)的独特吸收现象。由于HMMs赋予光子带隙(PBGs)的角度不变特性，使得TIS保护的吸收区域展现出令人惊艳的广角稳定性——无论是共振频率、吸收强度还是对外加磁场的响应都保持高度一致。

更有趣的是，当采用级联结构实现双模吸收时，低能模式的广角稳定性表现甚至优于单模体系，虽然高能模式会出现轻微性能衰减。这种"智能分级响应"特性暗示着：通过精确调控拓扑保护态与双曲超材料的协同作用，或许能像设计光学指纹锁那样，定制出对不同入射角度都"一视同仁"的太赫兹吸收器。该发现为开发新一代全向电磁波调控器件提供了理论基石，在太赫兹成像、生物传感等领域具有广阔应用前景。