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近年來,連續體中束縛態(BICs)因其具有強共振和高品質激光産生等基本特性和實際應用而引起了光學學界的廣泛關注。幾何對稱性在光學BICs的研究中起著重要的作用,在很多系統中都可以找到對稱性保護BICs。幾何對稱保護BICs的優勢在于其魯棒性,然而這一優勢往往是有代價的:系統的空間反演對稱性應該得到精確控制,以確保系統中連續波和束縛態的對稱性。若所要求的幾何結構稍有偏差就可能打破對稱性,從而導致魯棒性的消失。現實中,由于制造技術的不完善,偏離確切的對稱是不可能避免的。因此實現不受幾何對稱限制的BICs具有重要意義,並且如何在無序系統中實現具有魯棒性的BICs仍然是一個懸而未解的問題。

日前,物理科學與技術學院高雷、徐亞東教授團隊提出了一種方法,使用零折射率超構材料(ZIM)的准靜態環境實現無幾何對稱要求的BICs。研究發現,ZIM誘導的幾何對稱性自由的BICs與物體的幾何形狀、位置和材料無關,且具有魯棒性,該發現爲在無序系統中研究BICs提供新的思路。研究還從理論上和數值上證明了只依賴于物體數目的高階BICs的存在。

該研究成果以《Geometry symmetry-free and Higher-order Optical Bound States in the Continuum》爲題,發表在2021719日的Nature Communications上。我校物理科學與技術學院高雷教授、徐亚东教授和南京航空航天大学伏洋洋副研究员为共同通讯作者;我校物理科學與技術學院博士生周庆佳为论文的第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中国博士后科学基金、江苏省优势学科等项目的支持。


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