Dielectric terahertz metasurface governed by symmetry-protected BIC for ultrasensitive sensing

太赫兹辐射 电介质 对称(几何) 材料科学 物理 光电子学 凝聚态物理 几何学 数学
作者
Hui Yan,Wenhui Fan,Xiaoqiang Jiang,Xu Chen,Chong Qin,Qi Wu
出处
期刊:Physica Scripta [IOP Publishing]
卷期号:99 (8): 085503-085503 被引量:4
标识
DOI:10.1088/1402-4896/ad59da
摘要

Abstract The non-radiative bound states in the continuum (BIC) have attracted much attention in achieving theoretically infinite quality (Q) factor. In this paper, a dielectric terahertz metasurface with C 4v symmetry is proposed, and a toroidal dipole resonance is easily obtained under incident plane wave. Moreover, by slightly tuning the asymmetry parameter δ to break the in-plane symmetry of the structure (side length perturbation), a magnetic dipole BIC mode radiates as quasi-BIC (QBIC) with extremely narrow linewidth and ultrahigh Q of 1.2 × 10 4 at δ = 0.4 μ m. It shows significant performance in THz sensing with the sensitivity around 446 GHz/RIU and figure of merit (FoM) up to 2267. The designed metasurface in the case of symmetry-breaking by position perturbation also achieves ultrasensitive sensing. Additionally, the effects of geometric parameters on the resonance modes have been comprehensively investigated. Our work provides a route to design symmetry-protected BIC metasurface with simple structure, and the Q factor as well as resonant frequency can be controlled using a single geometric parameter, which may facilitate designing high-performance metasurface in sensing applications.
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