由Chunhua Qin, Yadong Deng, Tianshuo Lyu, Chao Meng, Søren Im Sande, Sergey I. Bozhevolnyi, Jinhui Shi, 和 Fei Ding等人组成的研究团队，在《Photonics Research》期刊上发表题为《Rotation-induced plasmonic chiral quasi-bound states in the continuum》的研究文章。文章研究了通过旋转等离激元砖结构来实现和控制手性准束缚态（quasi-BICs），展示了在亚波长尺度上对手性光传播和限制的精确控制，为开发新型手性光子器件提供了新途径。
本文要点
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文章介绍了通过旋转等离激元结构中的一个组件来打破对称性，实现手性准束缚态（quasi-BICs）。这种方法允许对左旋圆偏振光的辐射损耗进行连续调节，从而在完美的半波片和有效的吸收体之间转换。
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研究展示了在亚波长尺度上对手性光传播和限制的精确控制能力，这通过中等高度的圆二色性（CD）约为0.35来体现，这一成果在模拟和实验中都得到了验证。这种控制能力为开发新型手性光子器件，如高灵敏度手性生物传感器和信息处理中的手性平面光学元件，提供了新的可能性。
研究摘要
纳米尺度的光操控使用等离激元超表面已成为光子学研究的前沿，提供了强烈的光-物质相互作用，并在传感、通信和量子光学等领域具有潜在应用。在这里，我们揭示了通过巧妙旋转成对的等离激元砖块之一，从而影响结构不对称性，实现和控制手性准束缚态（quasi-BICs）。通过精确控制旋转角度，我们能够连续调节准BICs的辐射损耗，并从完美的半波片转变为左旋圆偏振光的良好吸收体。这种转变利用了固有的手性，并在模拟和实验观察中都显示出中等高度的圆二色性约为0.35，这在亚波长尺度上对手性光的控制是前所未有的。理论建模和数值模拟补充了我们的实验发现，提供了对实现手性准BICs的潜在机制和对称性破坏作用的深入见解。观察到的现象为开发具有定制光学属性的超紧凑手性光子器件开辟了新途径，包括高灵敏度的手性生物传感器、圆二色光谱和信息处理中的手性平面光学元件。
图文速递
Fig. 1. 设计和模拟结果：旋转诱导的等离激元手性准束缚态。
(a) 等离激元单元格的示意图，其中一个成对的金砖被旋转了一个角度θ。这里，当砖块顺时针旋转时，θ被定义为正（负）。
(b) 计算出的Q因子作为旋转角度在相应特征波长下的函数。
(c) Qrad与sin²θ之间的相关性；通过拟合后，Qrad与sin²θ之间实现了反比关系。
(d), (e) 在(d)左旋圆偏振光（LCP）和(e)右旋圆偏振光（RCP）激发下的模拟交叉偏振反射光谱。
(f) 计算出的CD光谱。
Fig. 2. 归一化电场分布和电流流在旋转角度为θ 10°和50°的超表面单元格中，分别在(a)左旋圆偏振光（LCP）和(b)右旋圆偏振光（RCP）激发下。
电场分布和电流流是从金砖的顶面（顶行）和二氧化硅间隔层的中间平面（底行）提取的。
Fig. 3. 实验结果：旋转诱导的等离激元手性准束缚态。
(a) 旋转角度θ为0°, 30°, 和50°的样品的扫描电子显微镜（SEM）图像。
(b) 在左旋圆偏振光（LCP）激发下，不同旋转角度的超表面测量的反射光谱。
(c) 在左旋圆偏振光（LCP）激发下，不同旋转角度的超表面模拟的交叉偏振反射光谱RRL。
(d), (e) 在右旋圆偏振光（RCP）激发下，不同旋转角度的超表面测量的(d)和模拟的(e)交叉偏振反射光谱RLR。
Fig. 4. 等离激元手性BIC超表面用于可调谐的圆偏振光吸收。
(a) 模拟和 (b) 在左旋圆偏振光（LCP）激发下，不同旋转角度的超表面测量的吸收光谱。黑点表示在模拟和实验中CD约为0.35的波长。
总结与展望
文章通过适当旋转成对的等离激元砖块之一来扰动结构对称性，从而调制圆偏振光的旋光选择性辐射损耗，展示了一种等离激元手性准BIC超表面。精确控制旋转角度的制造超表面能够实现从半波片到左旋圆偏振光的有效吸收体的关键转变。具体来说，旋转诱导的手性准BICs实现了中等高度的CD值约为0.35，这在模拟和实验框架中一致观察到。这一成就标志着在亚波长尺寸控制手性光的传播和限制方面迈出了重要一步，为开发无需复杂3D纳米结构的超紧凑手性光子器件铺平了道路。这些创新还承诺将彻底改变各种应用，从手性传感、对映异构体排序、增强的圆二色光谱到信息处理中的光操纵的强大平台。
文献详情
https://opg.optica.org/prj/fulltext.cfm?uri=prj-13-1-69&id=565338
