基于CST的手性全介质超表面复现

摘要：在当代凝聚态物理与光学交叉的前沿研究领域中，连续谱中的束缚态（BIC）作为一种反直觉的物理现象，正逐渐成为科学研究的焦点。从量子力学和经典电动力学的基础理论出发，BIC 违背了传统意义上对束缚态和连续态的认知。

在当代凝聚态物理与光学交叉的前沿研究领域中，连续谱中的束缚态（BIC）作为一种反直觉的物理现象，正逐渐成为科学研究的焦点。从量子力学和经典电动力学的基础理论出发，BIC 违背了传统意义上对束缚态和连续态的认知。

依据麦克斯韦方程组所描述的电磁辐射原理，处于连续谱中的态通常会因与辐射场的耦合而发生能量耗散，进而导致态的衰减。然而，BIC 却能在连续谱中稳定存在，形成一种独特的局域化能量状态。这种现象的背后涉及到复杂的波函数干涉机制，在特定的对称性和结构参数条件下，辐射波的相消干涉能够抑制态的辐射损耗，从而产生 BIC。

当引入手性这一物理属性时，手性 BIC 呈现出更为精妙和独特的物理图景。手性在物理学中体现了物体与其镜像不能重合的特性，在光学领域，手性物质对左、右旋圆偏振光具有不同的响应。对于手性 BIC 而言，手性结构与光的相互作用引发了一系列新奇的现象。例如，在微纳结构中，手性 BIC 的存在导致圆偏振光的局域态密度发生显著变化，进而产生具有强烈手性选择性的光散射和吸收特性。

深入研究手性 BIC 的物理本质，无论是对于完善我们对光-物质相互作用基本原理的理解，还是对于开发新型手性光学元件、手性量子光学体系以及高灵敏度手性检测技术等应用方向，都具有至关重要的意义。本文将对Alu教授的一篇题为“Chiral Quasi-Bound States in the Continuum”的手性BIC工作进行复现解析，从理论建模到数值模拟，体会BIC对于手性增强的基本原理。复现工具采用的是CST。

图一

文章给出的结构如图一所示，周期性单元由两个二聚体组成，二聚体之间存在着一定的旋转夹角90°。每个二聚体由两个椭圆柱构成，椭圆柱之间也存在着夹角。当两个椭圆柱不存在高度差时（图1b），结构不具有手性，LCP和RCP的响应完全一致，如d图所示。当引入高度差，即打破Z方向的镜像对称平面时，结构会产生巨大的手性响应，如图1g和1h所示，可以达到完美的圆二色性（CD=1）。

首先，对结构进行建模，注意几个角度设置正确。