基于双点群框架的四聚体超表面中多高Q值共振的对称性调控与实验实现

《Nature Communications》：Dual-point-groups engineering enable multi-ultrahigh-Q resonances via Brillouin zone folding in tetramer metasurfaces

　　

摘要

基于连续态束缚态的高 Q 值共振为增强光与物质的相互作用提供了一条核心途径。在此，我们通过布里渊区折叠，提出了一种在具有 C_4v 对称性的四聚体超表面中构建多个超高 Q 值共振的双点群框架。通过选择性地保留或降低超晶格的 O 群和 S 群对称性，光锥下方的导模可以转化为具有可控简并解除、Q 值缩放、本征场分布和模式分裂的导共振或连续态束缚态。此外，应用矩形晶格提供了调节 Q 值和模式分裂的另一种方法。最后，我们在四聚体超表面中实验演示了这两种高 Q 值共振。测量结果表明，通过改变不对称参数，模式分裂可从 0 nm 调节至 70 nm，同时 Q 值可从 300 调制至 20,000。本工作为可编程多共振高 Q 值超表面建立了一条基于对称性的途径。