近日，西安理工大学陕西省超快光电与太赫兹科学重点实验室、清华大学和南京大学联合研究团队在连续域束缚态(Bound states in the continuum，BIC)太赫兹超表面领域取得突破性进展，成功地在玻璃衬底上制备出全硅太赫兹超表面，并测量到带有衬底的太赫兹超表面中最高的品质(quality，Q)值。相关成果以“Pushing Q-factor limit of guided resonances by harnessing topologically protected terahertz bound states in the continuum”为题目发表于应用物理类国际著名期刊Applied Physics Reviews。该论文被编辑部遴选为“Featured Article”。论文的第一作者为西安理工大学博士研究生孙广成；通讯作者为西安理工大学王玥教授和清华大学赵晓光副教授；南京大学范克彬副教授、清华大学崔子健博士后和谢荣博博士、西安理工大学陈文烁博士和硕士研究生陈向东、李曜合也为该工作的完成做出了重要贡献。该研究成果受到国家自然科学基金项目(62275215，62435015，U21A6003，62275118)，陕西省重点研发计划项目(2023GXHH-038)，西安市科技局战略产业链重点核心技术研究项目(23LLRH0057)及陕西省高校青年创新团队(21JP084)的资助。

非厄米光子系统中波动方程的奇异特征解，即BIC，因其兼具无限高Q因子和动量空间中拓扑涡旋奇点两个非凡特性，已经纳米光子学和超表面领域的研究热点。此次研究提出了一种十字椭圆谐振器结构的全介质太赫兹超表面，其能在0.7 ~ 1.0THz的宽频范围内同时支持两个对称保护型BIC和多个偶然BIC。在打破系统的对称性后，对称保护型BIC转变为高Q准BIC共振，并遵循Q因子与不对称量之间的平方反比法则。令人惊奇的是，在对称性打破的太赫兹超表面中还观测到两个扩展BIC，打破了Q因子遵循平方反比法则这一普遍认知，使得在较大不对称量超表面中也能获得高Q共振成为可能。研究人员开发了一种新的制备工艺并制备了数百微米厚的全硅太赫兹超表面，实验上观测到具有法诺共振线型的双准BIC共振，测得的Q因子高达371。研究结果为在太赫兹波段实现高Q准BIC共振提供了有益的指导，并在促进光-物质相互作用及增强光场调控方面具有巨大的应用潜力。

图1 全介质太赫兹超表面的本征模分析

图2 动量空间中BIC的拓扑特性

图3 全介质太赫兹超表面的制备及光学表征