蔡陽健教授、韓張華教授團隊在Advanced Photonics上發表研究論文
作者：科學技術處 物理與電子科學學院 發表日期：2025年10月09日 14:48 點擊：[]
近日，山東師范大學物理與電子科學學院蔡陽健教授、韓張華教授團隊在國際光學頂級期刊《Advanced Photonics》上發表了題為“Flatband high-Q metasurfaces inspired by coupled-resonator optical waveguides”的研究論文。山東師范大學為第一完成單位，物電學院博士生孫開禮為論文第一作者，韓張華教授為通訊作者，共同通訊作者還包括澳大利亞國立大學的Yuri Kivshar院士。
超表面已經成為現代光子學中的一項革命性技術平臺，它能夠靈活地控制光的振幅、相位、偏振和傳播方向。然而，傳統超表面主要依賴于局域共振，這通常導致較低的品質因子（Q），由于輻射或吸收引起的高損耗，其性能往往會受到入射角度變化的限制，從而在增強光物質相互作用方面的效率較低。為了克服這些挑戰，近期的研究將重點轉向非局域超表面，通過諧振器之間的強耦合產生集體光學效應，進而實現高Q共振和顯著的近場增強。當前最有應用前景的研究方向是開發高Q光子平帶，并設計能夠與圓偏振光選擇性相互作用的手性響應。盡管如此，將這兩種特性集成在單一平臺中仍然面臨諸多挑戰，主要由于缺乏合適的物理機制以及制造上兼容的設計方案。
在這項研究中，他們將耦合諧振腔光波導（CROW）的物理特性擴展到非局域超表面中，從而在遠場光譜中實現了廣角光子平帶行為。所設計的超表面由弱耦合的光波導陣列組成，并通過周期性破壞平移對稱性或進一步操控面內對稱性，使這些結構能夠實現多種偏振選擇性響應。將CROW與超表面結合的顯著成果在于，它為廣角光子平帶和手性平帶的設計提供了寶貴的理論依據，通過數值模擬和實驗驗證，研究展示了多個示例，突出了如何利用這種CROW啟發的超表面實現單向和雙向線偏振光子平帶，尤其展示了對入射光圓偏振的高度選擇性手性平帶。因此，這項工作代表了非局域超表面工程的一個重要轉折點，為光與物質相互作用的進一步研究開辟了新的方向。
以上研究受國家自然科學基金面上項目、國家重點研發計劃項目以及澳大利亞研究理事會等資助。
