Плоские хиральные метаповерхности с максимальным и настраиваемым хирооптическим откликом, обусловленным связанными состояниями в континууме

Оптические метаповерхности с высокими добротностями (Q-факторами) хиральных резонансов способны существенно усиливать взаимодействие света с веществом для различных применений, связанных с хиральным откликом, в ультратонких, активных и нелинейных метаустройствах. Однако существующие подходы не обеспечивают достаточной гибкости для одновременного усиления и настройки хиральности и добротности. В настоящей работе предложена конструкция хиральной метаповерхности, поддерживающей связанное состояние в континууме (BIC), и экспериментально продемонстрированы хирооптические отклики со сверхвысокими Q-факторами и почти идеальным круговым дихроизмом (CD = 0,93) на оптических частотах. Мы используем метаатомы с пониженной симметрией и высокой двулучепреломляющей способностью, поддерживающие закрученные эллиптические поляризации собственных состояний с противоположными спиральностями. Это обеспечивает удобный способ достижения максимальной плоской хиральности, настраиваемой либо нарушением симметрии структуры в плоскости, либо изменением угла освещения. Помимо линейного кругового дихроизма, в той же конструкции плоской хиральной метаповерхности с круговой поляризацией собственного состояния также достигнуты сильный круговой дихроизм, усиленный ближним полем, и близкий к единице нелинейный круговой дихроизм. Резонансная хиральность с высокой спектральной селективностью, реализованная в плоских метаповерхностях, открывает перспективы для различных практических применений, включая хиральные лазеры и хиральные нелинейные фильтры.