通过非厄密超构材料来控制微波

       十多年来，完全控制光与物质相互作用的前景激发了人们对超材料的大量研究工作。通过将元胞组装成高度受控的结构，可以实现天然材料中难以实现的特征，例如负折射率。此外，已经有相干耦合的元胞诱导超材料中电磁感应的透明的实验证明。由于耗散过程通常被认为是负面的事情，因此，元胞的耗散损失通常被设计得比胞间的耦合强度小得多。但是，最新的研究结果表明，耗散可以在感兴趣的模式之间产生等效的相互作用，因此表明耗散实际上对操纵超材料中的波的传播行为是有益的。宏观上，可以使用非厄密的等效哈密顿量来描述耗散过程，其中有限的子空间（在封闭量子系统内部）可以与周围环境交换能量。非厄密系统的发展提供了对使用标准的厄密哈密顿量无法解决现象的新的理解。

       近日，来自加拿大曼尼托巴大学的C.-M. Hu研究小组提出并证明了一种利用了耗散的非厄密超构材料系统，该系统通过耦合耗散实现了微波控制。研究者报告了在包含两个嵌入式谐振器的开放超材料结构中，在与反谐振（AR）相邻的连续体中的束缚态（BIC）的观察结果。 BIC最初是在量子系统中发现的，现在于各种各样的材料系统中被发现，例如水波和声学，光波导，光子晶体和拓扑态，在许多光学和光子应用中都发挥着重要作用。在这项工作中，研究者证明了耗散耦合谐振器中BIC的普遍存在，其中混合模式的固有线宽为零（或无限Q因子），伴有突然的π的相位跳变（因此为慢光）。此外，通过将BIC的频率与AR对准，可以实现从完全消光到统一传输的陡峭曲线，这为光学和微波感测和开关应用开辟了道路。相关研究发表在杂志《Physical Review Applied》上。（刘乐）

       文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.L021003