近日，我室高一骁、葛俊洋、沈祥等联合英国诺丁汉特伦特大学、华东师范大学研究团队在共振超构表面的研究中取得进展，并在Optics Letters上发表题为“Degenerate merging BICs in resonant metasurfaces“的研究论文(Optics Letters 2024, 49(23), 6633-6636. https://doi.org/10.1364/OL.540272）。

       连续域中束缚态（BIC）这一物理概念提供实现高品质因子（Q）共振超构表面新途径，但是制造误差会劣化这类共振超构表面模式品质。近年来发展的合并BIC能够抑制制造误差带来的辐射损耗，进而提升共振Q值。前人工作主要聚焦在将偶发BIC与对称性保护BIC在动量空间进行合并，来实现高Q共振超构表面。我们的工作利用一对简并导模共振模式，它们中其中一个模式在动量空间偏离G点的位置出现偶发BIC的现象，而通过调节共振超构表面的周期、厚度等参数，可以动态调控偶发BIC在动量空间的位置。在特定结构参数下，这些偶发BIC会聚集在G点，形成简并的合并BIC，从而抑制原本导模共振的辐射通道。与单一BIC相比，这种简并合并BIC的Q因子对于结构、波矢扰动不敏感，为进一步提升共振超构表面的共振品质，提供了一种新思路。此外我们还揭示了背景Fabry-Perot模式在该现象中扮演了重要的角色。

图1 (a) 共振超构表面示意图；(b) 两个简并导模共振电场分布；(c) 调节共振超构表面周期，实现合并BIC，从而透射谱线宽在特定波长处趋于0；(d) 在动量空间中，导模共振的Q因子分布。正负号表示拓扑电荷数。