La conversión hacia arriba por estados supercríticos en el continuo

Área de la Ciencia:

• La fotónica
• La óptica cuántica
• Física de la materia condensada

Sus antecedentes:

• Los estados ligados fotónicos en el continuo (BIC) son modos oscuros topológicamente no triviales en los resonadores de cavidad abierta.
• Lograr la máxima mejora de campo cercano en los BIC es un desafío debido a la necesidad de igualar las pérdidas radiativas y no radiativas.

Objetivo del estudio:

• Proponer y demostrar el concepto de acoplamiento supercrítico para mejorar los efectos de campo cercano en los BIC.
• Permitir que los campos cuasi-BIC alcancen la mejora máxima limitada por la pérdida no radiativa, independientemente del factor de calidad radiativa.

Principales métodos:

• Utilizado acoplamiento supercrítico, inspirado en la transparencia inducida electromagnéticamente, donde el acoplamiento de campo cercano compensa el acoplamiento de campo lejano insignificante.
• Implementado experimentalmente utilizando un nanoslab de cristal fotónico recubierto con nanopartículas de conversión hacia arriba.
• Ajustado el acoplamiento de campo cercano en el borde de la nanoestructura.

Principales resultados:

• Se observa una luminiscencia de conversión hacia arriba coherente aumentada en ocho órdenes de magnitud.
• Se ha demostrado que los campos cuasi-BIC alcanzan una mejora máxima limitada por pérdidas no radiativas.
• Se logra una emisión con una divergencia insignificante, una anchura espectral estrecha y una directividad controlable.

Conclusiones:

• El acoplamiento supercrítico proporciona una nueva vía para maximizar la mejora del campo cercano en los BIC.
• El enfoque demostrado ofrece un potencial significativo para avances en el desarrollo de fuentes de luz, la recolección de energía y la catálisis fotoquímica.