Environmental permittivity-asymmetric BIC metasurfaces with electrical reconfigurability

可重构性 介电常数 材料科学 计算机科学 光电子学 电介质 电信
作者
Haiyang Hu,Wenzheng Lu,Rodrigo Berté,Stefan A. Maier,Andreas Tittl
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2404.15462
摘要

In the rapidly evolving field of nanophotonics, achieving precise spectral and temporal light manipulation at the nanoscale remains a critical challenge. While photonic bound states in the continuum (BICs) have emerged as a powerful means of controlling light, their common reliance on geometrical symmetry breaking for obtaining tailored resonances makes them highly susceptible to fabrication imperfections and fundamentally limits their maximum resonance quality factor. Here, we introduce the concept of environmental symmetry breaking by embedding identical resonators into a surrounding medium with carefully placed regions of contrasting refractive indexes, activating permittivity-driven quasi-BIC resonances without any alterations of the underlying resonator geometry and unlocking an additional degree of freedom for light manipulation through actively tuning the surrounding refractive index contrast. We demonstrate this concept by integrating polyaniline (PANI), an electro-optically active polymer, to achieve electrically reconfigurable qBICs. This integration not only demonstrates rapid switching speeds, and exceptional durability but also significantly boosts the system's optical response to environmental perturbations. Our strategy significantly expands the capabilities of resonant light manipulation through permittivity modulation, opening avenues for on-chip optical devices, advanced sensing, and beyond.
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