近日，暨南大學光子技術研究院李向平、鄧子嵐教授團隊在光學超表面研究領域取得重要進展，其最新研究成果以“Planar chiral metasurfaces with maximal and tunable chiroptical response driven by bound states in the continuum”為題，發(fā)表于《Nature Communications》上。暨南大學史坦博士、鄧子嵐教授以及中國科學院物理所耿廣州工程師為該工作的共同第一作者，暨南大學鄧子嵐教授、李向平教授以及中國科學院物理所李俊杰研究員為共同通訊作者。此外，澳大利亞國立大學、美國紐約市城市大學、新加坡南洋理工大學、新加坡國立大學的合作者也為這項研究做出了貢獻。
光與特定的幾何形狀相互作用會產(chǎn)生手性效應，包括圓二色性(Circular Dichroism)和旋光性(Optical activity)，表現(xiàn)為左/右旋圓偏振光照明之間的強度和相位響應差異。光學手性響應容易在三維(3D)光子結構中實現(xiàn)，然而這依賴于苛刻的3D納米制造技術，實用性受限。
二維(2D)或平面結構已經(jīng)展示出具有偏振轉換特性的平面手性光學響應，然而，由于吸收及散射損耗的存在，同時實現(xiàn)最大手性響應與超高Q因子仍具有挑戰(zhàn)性，阻礙了諸多基于強手性光與物質(zhì)相互作用的應用場景。BIC是提高納米光子結構Q因子的有效解決方案，將BIC與手性納米結構相結合，有望擴展光學手性響應的應用場景。
本研究工作提出了一種基于連續(xù)域中束縛態(tài)(BIC)的平面手性超表面，在光學頻段實現(xiàn)了同時具有超高品質(zhì)(Q)因子和超高圓二色性(CD)的手性響應。通過調(diào)控C2超原子的面內(nèi)結構非對稱度，獲得了理論線性CD與非線性CD均接近1；實驗線性CD高達0.93，非線性CD高達0.81的近完美平面手性響應。研究成果有望應用到特定偏振態(tài)激光、手性非線性光學器件等領域。
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