连续域束缚态（bound states in the continuum，BIC）是近几年的研究热点之一。BIC因在理论上可以产生无限大的品质因子Q值而受到了科研工作者的广泛关注。当前，解释准BIC产生机理的理论主要有四种：拓扑理论，法诺共振理论，多极子散射理论和耦合模理论。拓扑理论虽然可以很好对BIC产生无穷大的Q值进行解释，但无法预测准BIC产生Q值的大小；法诺共振理论可以很好的去预测Q值大小，但引入不对称参数q，它并不是超表面的基本物理参量；多极子散射理论可以很好的解释准BIC产生的原因，但计算公式过于复杂。
近日，我校光电工程学院韩家广教授课题组针对太赫兹超表面中连续域束缚态现象展开了理论研究，首次提出了一种包含超表面基本物理参量（共振频率，损耗，相位）的耦合模理论，并于之前的耦合模理论进行了对比。相关成果在中科院二区期刊《New Journal of Physcics》（影响因子3.729）上发表了题为“Universal coupled theory for metamaterial bound states in the continuum”的论文。该论文由张文涛教授（通信作者）、银珊博士（通信作者）指导，黄巍博士（第一作者）指导研究生刘嵩义（第二作者）完成。
图1 (a)切割线(CWs) BIC的结构；(B)分裂环谐振器(SRRs)的结构；(c)输入太赫兹波和超表面透射谱示意图。
文中用两种连续域束缚态结构（图1）进行仿真，并通过提出的耦合模理论计算验证。通过提取左右两个单独结构的共振频率，损耗，相位等参数（图2），得到整个超表面结构的透射谱线，其计算结果与仿真结果具有很好的一致性（图3）。在不同品质因子Q值的情况下，分别利用文中的理论与之前的耦合模理论（一个明模与一个暗模的耦合，两个明模之间的耦合）进行对比（图4）。文中的耦合模理论即使在很高品质因子的情况下，都可以得到很好的计算结果。
图2全波模拟:(a)单独左结构的透射谱，(b)单独右结构的透射谱，(c)单独左结构的相位，(d)单独右结构的相位。右侧图为仿真结果（黑线）与理论计算结果（红线）。
图3品质因子为110时，仿真结果（黑线）与理论计算的结果（红线）
图4黑线、蓝线、绿线和红线分别展示了全波模拟、之前理论计算结果、没有相位信息的两个明模计算结果以及本文理论的结果。(a)、(b)、(c)和(d) / (e)、(f)、(g)和(h)分别代表了金属棒/分裂环BIC的低Q、中Q、高Q和非常高Q的情况(见图1)。
该研究利用带相位信息的双明模耦合理论，提出了一种描述超表面连续域束缚态的新理论。该理论可以普遍地解释超表面连续域束缚态现象，并且可以非常准确地预测准连续域束缚态现象的频率和Q值大小。
该研究工作得到了国家重点研究开发计划，国家科技重大专项，国家自然科学基金，广西科技计划，广西海外百人才计划和广西特聘专家项目的资助。
文章链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/ac20e9/meta
