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Nonreciprocal toroidal dipole resonance and one-way quasi-bound state in the continuum

环面 光学 物理 共振(粒子物理) 偶极子 凝聚态物理 计算物理学 量子力学 等离子体
作者
Junqing Li,Zhixu Wu,Dandan Zhang,Yong Sun,Wenxing Liu,Tianbao Yu
出处
期刊:Optics Letters [Optica Publishing Group]
卷期号:49 (5): 1313-1313 被引量:1
标识
DOI:10.1364/ol.516427
摘要

Bound states in the continuum (BICs) provide an alternative way of trapping light at nanoscale. Although the last 10 years have witnessed tremendous progress on BICs from fundamentals to applications, nonreciprocal BICs and their potential applications have not been fully exploited yet. In this study, we demonstrated a one-way quasi-BIC by leveraging an all-dielectric magneto-optical (MO) metasurface. We show that the key point for achieving a one-way quasi-BIC is to excite a magnetization-induced leaky resonance. Here we adopt the longitudinal toroidal dipole (TD) resonance characterized by a vortex distribution of head-to-tail magnetic dipoles parallel to the plane of the MO metasurface. We show that, by breaking the time-reversal symmetry, at critical conditions, the TD resonance can be enhanced in the forward channel and perfectly canceled in the time-reversed channel, resulting in a one-way quasi-BIC. The demonstrated phenomena hold significant promise for practical applications such as magnetic field optical sensing, nonreciprocal optical switching, isolation, and modulation.
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