Unconventional bound states in the continuum from metamaterial induced electron-acoustic plasma waves
本文提出基于双网超材料基带消失均匀化电磁场的新机制，实现无其他共振干扰且参数鲁棒的连续谱束缚态，并预测了体约束电子声学波模式和拓扑表面束缚态两种新类型。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.plasm-ph
Coupling-assisted quasi-bound states in the continuum in heterogeneous metasurfaces
本文基于普适耦合模理论，提出了一种异质结构中的连续介质束缚态。我们找到了更一般的物理参数来表示BIC，这是谐振频率和相应的相位的超材料结构。因此，BIC超材料来源于超材料结构的谐振频率和相位的相等，而不仅仅是均匀结构。同时，通过改变超材料结构的几何形状，只要稍微改变超材料结构的谐振频率和相位之一，就可以得到准BIC，而不是均匀结构的对称性破缺。在本文中，我们提供了BIC和准BIC的两个异质结构的一个例子，这两个异质结构是切割线（CW）和开口环谐振器（SRR），以广泛扩展超材料BIC超出常识。此外，我们展示了模拟结果和实验结果来证明我们的想法。
2021-12-03 physics.app-ph physics.optics
Mechanism of the Fano resonance in a planar metamaterials: Analysis from the coupled two-oscillator model
基于耦合双振子模型，研究了平面异向介质中Fano共振的产生机理。我们描述了亮模（连续模）和暗模（离散模）共振附近的反射率和透射率等光谱，并用Fano公式解释了它们的光学性质。平面超材料中共振的Fano公式可以预测由亮模和暗模之间的耦合引起的反射率和透射率中出现的非对称形状线和辐射特性。
2016-05-03 physics.optics
Universal behavior of dispersive Dirac cone in gradient-index plasmonic metamaterials
我们证明了解析和数值模拟的色散狄拉克锥模拟的ε近零（ENZ）的行为是一个家庭内的等离子体激元晶体的二维（2D）金属的普遍属性。我们的出发点是一个周期性阵列的二维金属片嵌入在一个不均匀和各向异性的介电主机，允许传播的横磁（TM）极化波。通过调用一个系统的分歧参数任意介电配置文件在一个空间维度上，我们展示了如何TM布洛赫波经历一个有效的介电函数，平均出微观细节的主机介质。当金属片的电导率和阵列的周期满足ENZ行为的临界条件时，相应的有效色散关系简化为狄拉克锥。我们的分析结果与数值模拟非常吻合。
2018-01-12 physics.optics
Ubiquity of optical activity in planar metamaterial scatterers
最近发现，如果照明破坏对称性，则超材料散射体的周期性晶格显示光学活性，即使散射体或晶格不显示2D或3D手性。在这封信中，我们证明了这种“伪手性”是固有的任何单一的平面超材料散射体，事实上有一个明确的价值在一个普遍的约束。我们认为，在任何电路模型中，来自单一共振的非零电和磁极化率自动意味着强双各向异性，即，磁电交叉极化率在由能量守恒设置的普遍约束下。我们确认我们的索赔提取极化率张量和截面的手激发传输测量近红外开口环阵列，和电动力学模拟不同的超材料散射体。
2012-01-13 physics.optics
Generative model for information metamaterial design
提出InfoMetaGen通用生成模型，结合预训练基础模型与轻量适配器，实现信息超材料从超原子到空间编码的按需智能设计，提升效率与泛化能力，并加速新超材料发现与性能突破。
2025-10-15 physics.optics
Bound States in Continuum and Zero-Index Metamaterials: A Review
连续谱中的束缚态（BIC）是一种即使与连续谱的辐射波共存也能保持局域化的波，这些辐射波可以带走能量。它们的存在本身就违背了传统智慧。虽然BIC最早是在量子力学中提出的，但它们是一种普遍的波动现象，并且已经在电磁波、空气中的声波、水波和固体中的弹性波中得到了确认。这些态已经在广泛的材料系统中被研究，例如压电材料、介电光子晶体、光波导和光纤、量子点、石墨烯和拓扑绝缘体。在这篇综述中，我们描述了这一领域的最新进展，重点是导致BIC跨越看似非常不同的材料和波类型的物理机制。我们还讨论了实验实现，现有的应用和未来的工作方向。最后，我们提出了我们最近的努力，设计一种新型的硅（Si）的μ-近零（uNZ）的超材料，减少辐射损失，通过相消干涉的多个损失通道，导致在连续的束缚态。该设计由硅柱阵列组成。通过调整单胞的半径、间距和高度，可以消除面外辐射。
2020-07-02 physics.app-ph physics.optics
Space-Time Event Scattering and Extension Method (STESEM): A Universal Framework for Scattering in Space-Time Metamaterials
KU Leuven（荷语鲁汶大学）
针对现有时空超材料散射分析方法的局限性，提出通用框架STESEM，通过分解散射过程无需坐标变换，推导典型结构散射响应，为相关超材料设计奠定基础。
2026-08-05 physics.optics
A universal electromagnetic energy conversion adapter based on a metamaterial absorber
在超材料吸收体（MA）产生近乎完美的电磁（EM）吸收和发射的基础上，提出了一种基于MA的通用电磁能量转换适配器（UEECA）。通过选择合适的能量转换传感器，UEECA能够在EM能量和各种形式的能量（例如热能、DC电能或高次谐波EM能量）之间实现接近100%的信号传输率。继承的亚波长尺寸和EM场强度增强可以进一步增强UEECA在许多关键应用中的能力，例如能量收集、太阳能电池和非线性光学。UEECA的原理可以通过传输线模型来理解，传输线模型进一步提供了一种可以结合各种能量转换设备的设计策略。通过选择射频二极管作为能量转换传感器，在微波频率下以96%的信号传输率对该概念进行了实验验证。
2013-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Super-Planckian Near-Field Thermal Emission with Phonon-Polaritonic Hyperbolic Metamaterials
本文利用精确的S矩阵计算方法研究了多层双曲型超材料的超普朗克近场热交换。我们研究了两个多层双曲型超材料结构之间的热交换。我们表明，这种超材料的超普朗克发射可以来自表面声子极化激元模式的存在下，或从一个连续的双曲模式取决于复合材料的选择以及结构配置。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Mechanics of Hyperbolic Metamaterials: Modeling of Quantum Time and Everett's Universal Wavefunction
变换光学和电磁超材料的现代进步使得极不寻常的曲线光学空间的实验演示成为可能，例如电磁隐身所需的各种几何形状。最近，我们证明了在双曲超材料中映射光强度也可以在有效的（2+1）维闵可夫斯基时空中模拟时间的流动。弯曲这样一个有效的时空创造了一个玩具大爆炸的实验模型。在这里，我们证明，在低光水平，这个模型可以用来模拟一个完全协变版本的量子力学在（2+1）维闵可夫斯基时空。当在玩具大爆炸附近应用量子力学描述时，自然产生了Everett普适波函数形式，其中模型宇宙的波函数表现为相互正交的平行宇宙态的量子叠加。
2014-03-26 gr-qc physics.optics quant-ph
A simple metamaterial absorber associated with Fano-like resonance
提出了一种简单的超材料吸收体，其适于在与Fano类谐振相关联的大面积上制造。所提出的设计的超材料吸收体由硅衬底上的光致抗蚀剂盘阵列组成，然后在结构的顶部沉积三层Au、ZnS和Au。由于三层，在衬底和光致抗蚀剂盘顶部上的金层之间形成空腔，并且在衬底上的金层和ZnS层本身之间的ZnS层中形成波导。由于腔模和导模共振的干涉以及伍兹反常，产生了类法诺共振。腔模共振作为连续模工作，而导模共振和Woods异常作为离散模工作。共振的光谱位置可以通过仅控制三层的厚度来调谐，而不是如常规超材料吸收器中通常所做的那样对微米和纳米结构的结构尺寸和形状进行修改。这种设计可以容易地按比例缩放以用于大面积上的制造，因为它将结构化和沉积工艺分开并使它们顺序进行，从而避免了常规超材料处理通常需要的昂贵且复杂的剥离或蚀刻工艺。
2019-04-06 physics.optics
Bound states in the continuum in multilayered time-varying metasurfaces
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Institute of Theoretical Solid State Physics, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院理论固体物理研究所）；Institute for Analysis, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院分析学研究所）；Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院纳米技术研究所）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院综合量子科学与技术中心）
研究多层时变超表面中的连续域束缚态，利用法布里 - 珀罗BICs实现极化不敏感散射异常，借助对称保护BICs打破时间反演对称性获非互易行为，展示单向光传输器件，确立其为低功耗光 - 物质作用平台。
2026-07-08 physics.comp-ph physics.optics
Versatile Metamaterial: Exploring Symmetry-Protected Mode Resonances for Multi-Task Functionality
研究通过实验与数值模拟证明铌酸锂衬底上的一维硅光栅可在TE与TM偏振下激发SP-BICs，实现高Q共振与强场增强，支撑传感、非线性及调制等多功能应用。
2024-05-09 physics.optics
Surface Bound States in the Continuum in Dyakonov Structures
连续介质中的表面束缚态（SBIC）被发现出现在不同的环境中，但到目前为止总是在非均匀介质的界面上，例如离散晶格或周期系统。在这里，我们表明，它们也可以存在于均匀介质的界面处，从而产生独特的SBIC。具体来说，我们发现，与一般的看法相反，泄漏Dyakonov状态存在于材料之间的界面，表现出相反的各向异性的迹象。此外，适当地打破各向异性对称性导致形成的引导状态，也SBIC嵌入在连续。我们的发现的一个直接含义是在一类全新的材料和超材料中创建SBIC和Dyakonov状态的可能性。
2022-05-16 physics.optics
Anisotropic metallic metasurface superlattices supporting Fano resonances and bound states in the continuum
具有周期性排列的切穿狭缝的完美金属膜，即各向异性金属超材料膜，模仿电介质板并且支持在垂直于狭缝的方向上的引导电磁波。在这里，我们介绍了金属metasurface超晶格，包括在一个周期内的多个狭缝，并证明了超晶格支持Fano共振和束缚态的连续。Fano共振态和束缚态的数目依赖于超晶格周期中的狭缝数目。金属超颖表面超晶格提供了操纵电磁波的新机制，从微波到远红外波长，其中常规金属可以被认为是完美的电导体。
2020-08-19 physics.optics
Metasurfaces with bound states in the continuum enabled by eliminating first Fourier harmonic component in lattice parameters
传统的光子晶格，如超材料和光子晶体，表现出各种有趣的物理特性，这归因于晶格参数的周期性调制。在这项研究中，我们介绍了新类型的光子晶格，即傅立叶组件工程超颖表面，不具有晶格参数中的第一傅立叶谐波分量。我们证明，这些超颖表面支持连续的高$Q$第二阻带附近的束缚态。周期调制中的工程傅里叶谐波分量的概念为在人工周期结构中操纵电磁波提供了一种新的方法。
2021-04-05 physics.optics
Achieving coherent perfect absorption based on flat-band plasmonic Friedrich-Wintgen BIC in borophene metamaterials
本文提出基于硼烯超材料的Friedrich-Wintgen连续体束缚态，实现通信波段双带相干完美吸收，并通过相位差调控实现吸收开关，为吸收体设计和全光调谐提供理论支持。
2023-12-27 physics.optics
Universal condition for the existence of interface modes in the whole momentum space with arbitrary materials
理论和实验结果表明，两种局域界面模在整个动量空间（光线上下）都存在一个普适的零阻抗条件。它可以应用于任何两种材料之间的界面，包括光子晶体，单负（负介电常数或负磁导率）材料，或双负超材料。此外，它提供了一个直观的物理概念，也提供了一种可行的方法来确定接口模式，这将在各种应用中具有优势。
2008-01-27 physics.optics
Artificial Anisotropy Induced Bound States in the Continuum for Integrated Photonic Waveguide
Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
该研究针对现有BIC波导设计灵活性不足的问题，提出采用亚波长光栅超材料实现人工光学各向异性的新范式，实现了BIC波导的灵活调控，为集成光子器件提供通用框架。
2026-08-24 physics.optics
Photonic time crystals assisted by quasi-bound states in the continuum
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里阿斯大学）；NCSR “Demokritos”（德谟克利特国家科学研究中心）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）；University of Eastern Finland（东芬兰大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本研究利用准连续体束缚态增强光与时间变化物质的相互作用，大幅降低光子时间晶体所需调制幅度，从而在光学频率下实现显著动量带隙，为实际应用铺路。
2026-09-22 physics.optics
Termination-Driven Control over BIC Q-Factors and Frequencies in Plasmonic Double Net Metamaterials
本文揭示双网端接方式对等离子体双网超材料中准BIC模式谐振频率和品质因子的关键调控作用，通过对比两种端接极限并引入含倏逝体态的散射新方法，为相干光产生等应用提供工程设计原理。
2025-08-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Recent advances and perspective of photonic bound states in the continuum
本文综述基于超材料与光子晶体的光子BICs物理机制、拓扑荷调控及在手性光、频率转换、传感和纳米激光等方面的应用，并展望其太赫兹器件潜力。
2023-04-23 physics.optics
"Gradient marker" - a universal wave pattern in inhomogeneous continuum
在具有缓慢空间梯度的介质中的波输运被发现在梯度的最大值/最小值附近表现出普遍的波图案（“梯度标记”）。这种模式在光学、量子力学和任何其他由同一波动方程控制的传播中很常见。在绝热极限解析推导，它有一个优雅的简单而平凡的单循环的轮廓，这是发现在完美的协议与具体的例子的数值模拟。在量子阱的情况下，我们还发现了连续共振态，并给出了它们存在的判据。
2012-07-30 nlin.PS physics.optics
Zero-index bound states in the continuum
具有与其电磁响应相关联的有效零折射率的超材料被寻求用于通信和非线性光学中的许多应用。在全介质光子晶体中实现这一点的一个有希望的方法是通过在光子能带结构中设计零布洛赫波矢的狄拉克锥。在光学频率范围内，实现这种设计的自然方式是通过使用光子晶体板。然而，在现有的实现中，由于固有的对称性，零折射率光子模式也强烈地辐射到环境中。这导致在最近的实验实现这种零索引范式的巨大损失。在这里，我们提出了一个光子晶体板的零指数模式，也是在连续的束缚态的保护。因此，我们的方法消除了相关的辐射损失。这将首次实现零折射率材料在光子器件中的大规模集成。
2018-11-29 physics.app-ph physics.optics
Terahertz sensing of 7nm dielectric film with bound states in the continuum metasurfaces
几种材料在太赫兹电磁辐射下的指纹光谱响应表明，太赫兹技术是一种有效的传感应用工具。然而，用更长的太赫兹波（1 THz = 0.3 mm）感测几纳米薄膜的纳米级薄膜是具有挑战性的。在这里，我们展示了一个准束缚态的连续（BIC）共振感测纳米级薄分析物沉积在一个灵活的超颖表面。大的灵敏度源于准BIC Fano共振态的强局部场限制和低折射率环烯烃共聚物基底的极低吸收损耗。在超颖表面上感测7 nm的最小厚度的锗薄膜，其对应于λ/43000的深亚波长长度尺度，其中λ是谐振波长。准BIC微结构超材料传感器的低损耗、柔性和较大的机械强度可以成为开发超灵敏可穿戴太赫兹传感器的理想平台。
2019-08-10 physics.app-ph physics.optics
Continuum Landau surface states in a non-Hermitian Weyl semimetal
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；University of Tokyo（东京大学）
研究揭示非厄米特韦尔半金属中连续陆卡乌模式介导非厄米特异常流入，导致表面态数量与样品体积相关，实验上可通过超材料探测。
2026-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bound states in the continuum induced via local symmetries in complex structures
本文提出并实验验证了一种利用局域对称性在复杂光子网络中实现连续谱束缚态的新机制，揭示了其源于散射矩阵零点和极点的拓扑湮灭，为高Q值应用提供了新途径。
2024-08-09 nlin.CD physics.optics quant-ph
