近日,哈工程物理与光电工程学院纳米光学与超材料国际联合研究中心(超纳中心)联合俄罗斯圣光机大学、澳大利亚国立大学等国际团队,在非厄密光子学与米氏谐振调控领域取得重要进展。研究团队通过精密设计亚波长介质谐振器结构,首次实验揭示散射谱中非厄密奇异点(Exceptional Point, EP)与超散射特征的厄密简并点(Diabolic Point, DP)之间的动态转换规律,为高灵敏度传感器、电磁隐身技术、多物理场能量调控技术、非线性光学器件开发提供全新理论框架。相关成果于2月21日以《米氏谐振器散射谱中的非厄密奇点》为题发表于国际顶级期刊《科学进展》(Science Advances)。
论文第一作者为哈工程物理学院博士研究生张凡,哈工程物理学院宋明肇教授、Andrey Bogdanov教授,澳大利亚国立大学Yuri Kivshar教授为共同通讯作者,哈工程为第一署名单位。
传统研究认为,非厄密系统中的奇异点需依赖复杂耦合结构实现。本研究通过调控单一环形介质谐振器的几何参数,在微波频段直接观测到EP与DP的散射谱特征(图1)。实验数据表明,EP对应散射暗态(Anapole State),而DP则呈现多模式共振叠加的超散射现象。这一发现将非厄密物理与米氏光子学深度融合,为光-物质相互作用调控开辟新维度。
“通过环形谐振器的EP/DP动态切换,未来可设计可重构电磁隐身表面,或开发亚波长尺度能量传输器件。”论文通讯作者宋明肇教授表示,该成果通过哈工程超纳中心共享科研平台实现“理论-仿真-实测”全链路闭环验证,相关技术有望应用于医用植入设备无线供能系统等。
超纳中心围绕多物理场超材料理论及器件应用领域,打造国际联合创新团队,在多物理场能量富集与传输、纳米光电能源器件等领域开展基础和应用基础研究,取得系列创新成果,以哈工程为第一单位或通讯单位在《自然电子》(Nature Electronics)、《自然光子学》(Nature Photonics)、《自然材料》(Nature Materials)、《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)、《科学进展》(Science Advances)、《自然通信》(Nature Communications)、《物理评论快报》(Physical Review Letters)等国际顶级期刊发表论文50余篇。
《科学进展》(Science Advances)是国际顶级综合性期刊,涵盖自然科学多个领域,影响因子为11.7。