双曲声子极化激子的选择性该如何通过αmoo3金字塔阵列诱导宽带吸收 前言：近年来，基于纳米结构的表面等离子体共振和双曲声子极化激子已经被广泛所研究，两者常常被用于实现对光的捕获、操控和引导，而像α-MoO3这样的极化型晶体材料，由于其特殊的光学和电子特性，逐渐成为了探索新型纳米光子学现象的理想平台。 令我们惊讶的是，α-MoO3的正方形金字塔阵列具有独特的光学特性，有望引发双曲声子极化激子，并通过表面等离子体共振来实现对宽带光谱的吸收。 可我们发现，关于双曲声子极化激子与表面等离子体共振之间的相互作用研究仍然有限，而我们为了填补这一知识空白，致力于探索α-MoO3正方形金字塔阵列中的双曲声子极化激子与表面等离子体共振的相互作用，来实现宽带光谱的选择性吸收。 为了进一步定量理解所提出的基于α-MoO3的SPAs（Superabsorbers，超吸收器）的选择性宽带吸收性能，α-MoO3金字塔阵列可以等效为一种有效的各向异性薄膜，这是因为由于它具有深亚波长结构特征，即金字塔阵列的周期远小于操作波长。 根据等效介质理论，EMT，α-MoO3金字塔的有效介电常数可以表示为：ϵeffi=F⋅ϵ 1 +(1−F)⋅ϵ i。 为了将α-MoO3 SPAs的选择性宽带吸收性能与结构的近场分布联系起来，我们展示了在RS带1和带2中，x和y两种偏振情况下的磁场分布。 在x偏振情况下，由于结构的双曲线色散特性，入射光的能量可以被α-MoO3金字塔高效地捕获，我们可以发现谐振的双曲声子极化激子模式的吸收波长，与α-MoO3金字塔的宽度具有明显的单调关系，而较大的共振波长对应于较大的α-MoO3金字塔宽度。 这是因为α-MoO3金字塔可以被视为具有变化宽度的双曲线波导，双曲声子极化激子模式的场增强随着波长的增加而倾向于向α-MoO3金字塔底部移动，这是因为横向F-P共振。 在y偏振情况下，谐振的双曲声子极化激子模式也与α-MoO3金字塔的宽度呈正相关，随着吸收波长的增加，场陷阱从金字塔顶部延伸至底部。 因此我们知道结构不同的宽度会引起的多个吸收波长的重叠，导致了α-MoO3 SPAs出色的宽带吸收，随着α-MoO3金字塔宽度的增加，相邻α-MoO3金字塔之间的近场耦合导致空气间隙中的场增强，这有助于α-MoO3 SPAs的宽广高吸收。 我们通过理论和FDTD计算得出的谐振双曲声子极化激子模式的传播角度，而理论结果与FDTD结果吻合良好，验证了在两个RS带中谐振双曲声子极化激子模式的双曲线传播特性。 我们发现，在带1中两个波长的谐振双曲声子极化激子模式的传播呈现出类似光线的传播特性，理论传播角度与FDTD结果一致。 同样，带2中的两个谐振双曲声子极化激子模式的理论传播角度也与FDTD结果吻合良好，尽管相邻α-MoO3金字塔之间的强近场耦合，但15.2μm波长下的类光线传播特性不太明显。 随后，我们又研究了结构参数（w、h、d）对x和y两种偏振情况下SPAs吸收性能的影响，α-MoO3 SPAs的吸收性能对于底部边缘宽度w的变化非常敏感，如果w不足够大，无法实现x和y两种偏振情况下的宽带吸收。 可由于结构的横向F-P共振，当w>0.8时可以获得宽带吸收，并且吸收响应对w的变化也很稳健，我们可以看到α-MoO3 SPAs的吸收响应，对于金字塔高度h的变化非常稳健，即使h在x和y两种偏振情况下发生明显改变，也能保持出色的选择性宽带吸收。 对于x和y两种偏振情况下，改变间隔层厚度d并不会极大影响SPAs的宽带吸收性能，可在谐振波段中，我们通过改变间隔层厚度d，SPAs的平均吸收效率在优化厚度d=0.9μm附近得到改善。 总结：对于x偏振情况，在波长范围为10.59-12.19μm内，平均吸收率可达99.0％，整个带1的平均吸收率为92.5％，而对于y偏振情况来说，在波长范围为12.67-18.27μm内，平均吸收率高达97.6％，整个带2的平均吸收率为89.0％。 我们对于x和y两种偏振情况，通过EMT计算得出的α-MoO3 SPAs的吸收响应与FDTD结果吻合良好，表明α-MoO3 SPAs出色的选择性宽带吸收与结构的各向异性反射效应辅助的谐振双曲声子极化激子模式有关。 磁场的谐振双曲声子极化激子模式与α-MoO3金字塔的宽度呈正相关，这是由于横向F-P共振，电场分布呈现出类光线的光传播，这是由于HPhPs模式的共振特性。 如果α-MoO3金字塔底部边缘的宽度大于0.8μm，α-MoO3 SPAs的宽带吸收性能可以得到维持，而且吸收性能对于间隔层厚度和α-MoO3金字塔高度的变化几乎不敏感。 我们相信，这项研究的结果可以为基于其各向异性谐振双曲声子极化激子模式的α-MoO3在各种应用领域中提供新的视角。