bic 遇上热辐射,“超窄+高定向”不再是选择题

把“更窄、更准、还便宜”变成现实,山东师范大学韩张华和蔡阳健团队在太赫兹热辐射研究中取得了新突破。团队利用基尔霍夫定律的原理,巧妙地将量子光学中的束缚态在连续域(BIC)概念应用于太赫兹波段。他们通过在高阻硅圆盘中心开凿一条轻微偏心的空气槽,打破了原本的对称性,虽然完美BIC退化为准BIC,但结构的品质因子得到极大提升。 这种设计导致的结果非常显著,04场测得1.3914 THz处仅有125 MHz的半高宽,这个数值比以往文献报道的缩小了整整一个量级。这种超窄带特性使得吸收峰不再被噪声淹没,从而大大提高了检测的精度。而在定向性方面也毫不逊色,中心半高全宽仅为3°,相当于一支高定向的“激光笔”。 能带图分析揭示了背后的秘密:空气槽将硅盘阵列的共振抬升到了辐射连续域的锥形禁区内。即便入射角稍有偏移,品质因子仍能保持在9×10³以上。这意味着无论直射还是斜射,能量都能被锁定在极窄的线宽内。仿真结果显示位移电流先在硅盘内部汇聚,再经空气槽耦合到真空以平面波形式传播。 把发射角扫描一遍可以看到不同频率对应不同出射角,但同一频率的光束始终沿同一锥面准直传播。这种“频率选角、角度选频”的特性为太赫兹光束指向提供了全新自由度。 这种窄带高定向的特性并不局限于特定材料,碳化硅、氧化铝或耐高温陶瓷也能保持类似效果且对热光效应不敏感。未来若能将结构尺寸按比例放大到中红外波段,就可能为全光谱传感打开统一技术路线。当BIC遇上热辐射,“超窄+高定向”不再是选择题而是标配。随着工艺进步成本降低,实验室里那些昂贵的窄带滤波器或许很快就会被淘汰。