Twin Bound States in the Continuum in a Waveguide Fabry–Pérot Resonator

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We study bound states in the continuum (BICs) in a Fabry–Pérot (FP) resonator within a quantum-mechanical waveguide. We show that besides typical FP BICs corresponding to a discrete set of cavity lengths, there is a pair of symmetric and antisymmetric twin BICs (TBICs) if isolated mirrors possess BIC themselves. In contrast to the FP BIC, the TBIC does not require the formation of standing waves of the FP resonance between the mirrors. Therefore, the energy and parameters of TBICs are almost independent of the length of the FP resonator, and their wavefunctions have an exponentially small amplitude between the mirrors. Results of the numerical simulation of the 2D quantum-mechanical waveguide with attractive potentials (“impurities”) playing the role of mirrors of an FP resonator are supported by the illustrative analytical model.

About the authors

N. M. Shubin

Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: gorbatsevichaa@lebedev.ru
119991, Moscow, Russia

V. V. Kapaev

Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: gorbatsevichaa@lebedev.ru
119991, Moscow, Russia

A. A. Gorbatsevich

Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: orbatsevichaa@lebedev.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. C. W. Hsu, B. Zhen, A. D. Stone, J. D. Joannopoulos, and M. Soljaˇci'c, Nat. Rev. Mater. 1, 16048 (2016).
  2. A. F. Sadreev, Rep. Prog. Phys. 84, 055901 (2021).
  3. К. Л. Кошелев, З. Ф. Садриева, А. А. Щербаков, Ю. С. Кившарь, А. А. Богданов, УФН 193, 528 (2023).
  4. A. Kodigala, T. Lepetit, Q. Gu, B. Bahari, Y. Fainman, and B. Kant'e, Nature 541, 196 (2017).
  5. K. Koshelev, S. Kruk, E. Melik-Gaykazyan, J. H. Choi, A. Bogdanov, H.-G. Park, and Yu. Kivshar, Science 367, 288 (2020).
  6. M. S. Hwang, H. C. Lee, K. H. Kim, K. Y. Jeong, S.-H. Kwon, K. Koshelev, Yu. Kivshar, and H.-G. Park, Nat.Commun. 12, 4135 (2021).
  7. М. Ю. Губин, А. В. Шестериков, В. С. Волков, А. В. Прохоров, Письма в ЖЭТФ 117, 273 (2023).
  8. L. Carletti, S. S. Kruk, A. A. Bogdanov, C. De Angelis, and Yu. Kivshar, Phys. Rev. Res. 1, 023016 (2019).
  9. F. Yesilkoy, E. R. Arvelo, Y. Jahani, M. Liu, A. Tittl, V. Cevher, Yu. Kivshar, and H. Altug, Nat. Photonics 13, 390 (2019).
  10. E. Bulgakov, A. Pilipchuk, and A. Sadreev, Phys. Rev. B 106, 075304 (2022).
  11. L. Huang, B. Jia, Y. K. Chiang, S. Huang, C. Shen, F. Deng, T. Yang, D. A. Powell, Y. Li, and A. E. Miroshnichenko, Adv. Sci. 9, 2200257 (2022).
  12. N. M. Shubin, J. Math. Phys. 64, 042103 (2023).
  13. B. Zhen, C. W. Hsu, L. Lu, A. D. Stone, and M. Soljaˇci'c, Phys. Rev. Lett. 113, 257401 (2014).
  14. H. M. Doeleman, F. Monticone, W. den Hollander, A. Alu, and A. F. Koenderink, Nat. Photonics 12, 397 (2018).
  15. M. Kang, S. Zhang, M. Xiao, and H. Xu, Phys. Rev. Lett. 126, 117402 (2021).
  16. H. Friedrich and D. Wintgen, Phys. Rev. A 32, 3231 (1985).
  17. T. V. Shahbazyan and M. E. Raikh, Phys. Rev. B 49, 17123 (1994).
  18. Sh. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, M. J. Khan, C. Manolatou, and H. A. Haus, Phys. Rev. B 59, 15882 (1999).
  19. Ч. С. Ким, О. Н. Рознова, А. М. Сатанин, В. Б. Штенберг, ЖЭТФ 121, 1157 (2002).
  20. E. N. Bulgakov and A. F. Sadreev, JETP Lett. 90, 744 (2010).
  21. A. F. Sadreev, E. N. Bulgakov, and I. Rotter, JETP Lett. 82, 498 (2005).
  22. D. C. Marinica, A. G. Borisov, and S. V. Shabanov, Phys. Rev. Lett. 100, 183902 (2008).
  23. N. M. Shubin, V. V. Kapaev and A. A. Gorbatsevich, Phys. Rev. B 106, 125425 (2022).
  24. N. M. Shubin, V. V. Kapaev, and A. A. Gorbatsevich, Phys. Rev. B 104, 125414 (2021).
  25. C. S. Kim, A. M. Satanin, Y. S. Joe, and R. M. Cosby, Phys. Rev. B 60, 10962 (1999).
  26. Н. М. Шубин, В. В. Капаев, А. А. Горбацевич, Письма в ЖЭТФ 116, 204 (2022).
  27. J. Sanchez-Dehesa, J. A. Porto, F. Agullo-Rueda, and F. Meseguer, J. Appl. Phys. 73, 5027 (1993).
  28. G. N. Henderson, T. K. Gaylord, and E. N. Glytsis, Proc. IEEE 79, 1643 (1991).
  29. M. Asada, Y. Miyamoto, and Y. Suematsu, IEEE J. Quantum Electron 22, 1915 (1986).
  30. A. A. Gorbatsevich and V. V. Kapaev, Russ. Microelectron. 36, 1 (2007).
  31. А. Ф. Садреев, А. С. Пилипчук, Письма в ЖЭТФ 100, 664 (2014).
  32. A. F. Sadreev, D. N. Maksimov, and A. S. Pilipchuk, J. Phys. Condens. Matter. 27, 295303 (2015).
  33. M. L. L. De Guevara, F. Claro, and P. A. Orellana, Phys. Rev. B 67, 195335 (2003).
  34. A. A. Gorbatsevich and N. M. Shubin, Phys. Rev. B 96, 205441 (2017).
  35. F. Remacle, M. Munster, V. Pavlov-Verevkin, and M. Desouter-Lecomte, Phys. Lett. A 145, 265 (1990).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».