Bound states in the continuum by strong coupling between guided mode resonances (2025)
- Authors:
- Autor USP: OLIVEIRA, PEDRO TURATI DE - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEL
- DOI: 10.11606/D.18.2025.tde-18062025-101920
- Subjects: FOTÔNICA; FÍSICA MODERNA; ESPALHAMENTO; OSCILADORES; SENSORIAMENTO REMOTO
- Keywords: acoplamento forte; biossensoriamento; fator de qualidade alto; oscilador harmônico; perdas por espalhamento; ressonâncias fotônicas
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Ressonâncias fotônicas têm sido um pilar da fotônica moderna, oferecendo um novo paradigma para o controle das interações luzmatéria, com implicações significativas para uma ampla gama de aplicações, incluindo biossensores. Em biossensores, as ressonâncias de alto Q desempenham um papel fundamental, permitindo esquemas de detecção ultrasensíveis que são críticos para a implementação de diagnósticos médicos, monitoramento ambiental, etc. Recentemente, os denominados modos BIC (Bound States in the Continuum) emergiram como a principal abordagem para se obter fatores de qualidade excepcionalmente altos. Contudo, um grande desafio permanece: a dificuldade inerente de excitar e modos BIC, bem como sua sensibilidade às imperfeições de fabricação. Neste trabalho, superamos essas limitações ao introduzir uma estratégia inovadora baseada em um cristal fotônico com rede periódica retangular, que promove uma interação de acoplamento forte entre modos TE e TM que propagam perpendicularmente na estrutra. Nossa abordagem possibilita um controle preciso sobre as bandas da estrutura, permitindo, consequentemente, a total ajustabilidade do modo quasi-BIC de FriedrichWintgen (F-W q-BIC) que emerge desse coplamento forte. Notavelmente, esse design permite alcançar um F-W q-BIC no ponto , sendo, portanto, acessível por meio de incidência perpendicular. Essa excitação do q-BIC resulta em aprimoramentos de múltiplas ordens de grandeza no fator de qualidade, além de demonstrar desempenho robusto contra variações angulares e imperfeições de fabricação. Destaca-se que demonstramos que o aumento do Q do q-BIC é diretamente acompanhado por um incremento no Qnr, o que se traduz em uma maior tolerância do modo a mecanismos de perda (em especial, as perdas por espalhamento). Os resultados, obtidos por meio de simulações numéricas, medições experimentais e de um Modelo de Oscilador Harmônico introduzido, demonstram uma nova rota deprojeto para a obtenção de ressonâncias q-BIC de alto fator de qualidade, por meio de princípios de design simples, porém eficazes. Acreditamos que nossa proposta oferece perspectivas promissoras para o avanço de dispositivos fotônicos, tanto para biossensores quanto para outras aplicações
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 16.05.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
OLIVEIRA, Pedro Turati de. Bound states in the continuum by strong coupling between guided mode resonances. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-18062025-101920/. Acesso em: 09 jan. 2026. -
APA
Oliveira, P. T. de. (2025). Bound states in the continuum by strong coupling between guided mode resonances (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-18062025-101920/ -
NLM
Oliveira PT de. Bound states in the continuum by strong coupling between guided mode resonances [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 09 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-18062025-101920/ -
Vancouver
Oliveira PT de. Bound states in the continuum by strong coupling between guided mode resonances [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 09 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-18062025-101920/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.18.2025.tde-18062025-101920 (Fonte: oaDOI API)
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