關鍵詞：太赫茲，超表面，連續域束縛態，CST，高Q

束縛態的概念最先出現于量子力學中，當粒子被勢場約束在特定的區域內運動，即在無限遠處波函數等于零的態叫束縛態，例如勢阱中的粒子就處于束縛態。正常來說，束縛態會位于遠離傳播波跨越的連續譜范圍之外，即離散束縛態。但連續域束縛態(Bound states in the continuum，BIC)是一種特例，它處于連續波譜之中并與其他的輻射波共存，同時自身沒有任何的能量泄露，與自由空間解耦。在超材料中于整個系統來說，BIC結構對于外界是沒有輻射的，即沒有輻射損耗（半高全寬為0），無法在譜線上觀測出來。對于理想BIC來說，可以產生無窮高的Q值。但由于BIC在譜線上的觀測并不直觀，為了判斷BIC的頻率位置以及驗證其高Q值的特性，通常在結構中引入一些微小的擾動或缺陷，這樣可以在譜線上產生尖銳的準BIC峰（法諾峰），從而得到準BIC的頻率和Q值的大小。因BIC和準BIC具有高Q值的特性，現已廣泛的應用在增強非線性效應，超靈敏傳感以及低閾值激光器等領域。

單元結構設計

這里為了方便，采用比較常見的BIC結構為例，模型如下：

本文的設計頻段為0.1-0.8THz，入射光偏振方向為x方向，通過調節結構的參數，從而實現BIC到準BIC，無窮大Q值到高Q值的轉換，仿真結果如下圖所示。

表面電流分析

從上圖可以得到不同角度下得BIC與準BIC的頻率位置。BIC和準BIC處的表面電流分布如下：

從圖中可以看出BIC時的表面電流與本征態時的分布相同，而準BIC態則成一種環形電流分布，為磁偶極子模型。

理論計算

基于BIC產生的基本原理和模型設計情況，利用耦合模方程可以對仿真譜線進行計算驗證，計算結果如圖所示。

通過調整不同的超表面結構單元參數，可以實現準BIC到BIC的轉化，也可以實現不同頻段下BIC結構的設計。同時，基于耦合模理論，可以設計出不同模式產生的BIC結構和其對應的理論計算譜線。

最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡