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申请/专利权人：安徽大学

摘要：本发明公开了一种新型quasi‑BIC超表面手性调控方法，包括，对C4v超表面进行远场偏振计算和Q‑factor的分布证明，获得中心旋性相反的拓扑逻辑特征；基于所述中心旋性相反的拓扑逻辑特征，结合散射功率和多极子分析获得C4v超表面的内部共振机制；基于所述内部共振机制获得高Q‑factor的圆二色性相反的双手性quasi‑BIC，通过调整C4v超表面的面内扰动对双模强圆二色性进行调控。本发明通过打破面内旋转和镜像对称性来观察其在近红外波段辐射通道内的双模quasi‑BIC性质，这对于高光谱分辨率的手性生物传感、低阈值激光器以及相关的安全应用具有重要意义。

主权项：1.一种新型quasi-BIC超表面手性调控方法，其特征在于，包括：对C4v超表面进行远场偏振计算和Q-factor的分布证明，获得中心旋性相反的拓扑逻辑特征；基于所述中心旋性相反的拓扑逻辑特征，结合散射功率和多极子分析获得C4v超表面的内部共振机制；基于所述内部共振机制获得获得高Q-factor的圆二色性相反的双手性quasi-BIC，通过调整C4v超表面的面内扰动对双模强圆二色性进行调控；对C4v超表面进行远场偏振计算和Q-factor的分布证明，获得中心旋性相反的拓扑逻辑特征的过程包括，利用COMSOLMultiphysics对C4v超表面的能带结构进行数值模拟，获得在近红外波段下符合BIC特征模式的Mode1和Mode2；破坏C4v超表面的几何对称性，将BIC模式转换为quasi-BIC模式；基于quasi-BIC模式，在透射谱中观察非对称峰位呈现出的Fano共振特性；破坏C4v超表面的几何对称性，将BIC模式转换为quasi-BIC模式的过程包括，将C4v超表面的交叉矩形单元沿x轴和y轴方向位移，保持位移的幅度相同，并且用x轴方向线偏振光进行激励，随着非对称的扰动因子δ的增大，场限制减小导致Q-factor减小，将BIC模式转换为quasi-BIC模式，并且扰动因子δ增大使Mode1和Mode2的透射峰位远离；基于quasi-BIC模式，在透射谱中观察非对称峰位呈现出的Fano共振特性的过程包括，基于拓扑荷和多极子分析的理论机制，获得动量空间下Mode1和Mode2两个模式的Q值分布；根据所述Q值分布，通过远场空间的偏振长轴的转动角度和方向对动量空间拓扑荷的体态进行预测，分别获得Mode1和Mode2的拓扑偏振态，所述Mode1和Mode2的拓扑偏振态中心拓扑荷旋性相反；基于所述中心旋性相反的拓扑逻辑特征，结合散射功率和多极子分析获得C4v超表面的内部共振机制的过程包括，通过硅超胞中的极化电流对C4v超表面进行多极子分析，获得总散射截面的功率；以x方向的线性极化波作为激励，将Mode1和Mode2处的总散射截面的功率扩展为电偶极子散射功率、磁偶极子功率、电四极子功率和磁四极子功率；所述总散射截面的功率表达式为： 其中，c表示光速,ω表示角频率，P表示电偶极子散射功率，M表示磁偶极子功率，Qαβ表示电四极子功率，Mαβ表示磁四极子功率；所述电偶极子散射功率表达式为： 所述磁偶极子功率表达式为： 所述电四极子功率表达式为： 所述磁四极子功率表达式为： 其中，j表示电流密度，r表示面元，d3r表示小分子单元的体积，α,β＝x,y,z代表笛卡尔坐标系下的x,y,z方向，rα表示r沿α方向的分量，jβ表示j沿β方向的分量；基于所述内部共振机制获得高Q-factor的圆二色性相反的双手性quasi-BIC的过程包括，将垂直入射的激励源从x方向线偏振光切换到LCP与RCP然后计算透射谱，并与之前的x方向线偏振光透射谱进行比对，根据圆二色性公式获得高Q-factor的圆二色性相反的双手性quasi-BIC；所述圆二色性公式表达式为：CDT＝TLCP-TRCPTLCP+TRCP其中，T表示透射率，下标RCP和LCP分别表示入射光的右手和左手圆偏振。

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