近日，山东师范大学物理与电子科学学院蔡阳健教授、韩张华教授团队在国际光学顶级期刊《Advanced Photonics》上发表了题为“Flatband high-Q metasurfaces inspired by coupled-resonator optical waveguides”的研究论文。山东师范大学为第一完成单位，物电学院博士生孙开礼为论文第一作者，韩张华教授为通讯作者，共同通讯作者还包括澳大利亚国立大学的Yuri Kivshar院士。

超表面已经成为现代光子学中的一项革命性技术平台，它能够灵活地控制光的振幅、相位、偏振和传播方向。然而，传统超表面主要依赖于局域共振，这通常导致较低的品质因子（Q），由于辐射或吸收引起的高损耗，其性能往往会受到入射角度变化的限制，从而在增强光物质相互作用方面的效率较低。为了克服这些挑战，近期的研究将重点转向非局域超表面，通过谐振器之间的强耦合产生集体光学效应，进而实现高Q共振和显著的近场增强。当前最有应用前景的研究方向是开发高Q光子平带，并设计能够与圆偏振光选择性相互作用的手性响应。尽管如此，将这两种特性集成在单一平台中仍然面临诸多挑战，主要由于缺乏合适的物理机制以及制造上兼容的设计方案。

在这项研究中，他们将耦合谐振腔光波导（CROW）的物理特性扩展到非局域超表面中，从而在远场光谱中实现了广角光子平带行为。所设计的超表面由弱耦合的光波导阵列组成，并通过周期性破坏平移对称性或进一步操控面内对称性，使这些结构能够实现多种偏振选择性响应。将CROW与超表面结合的显著成果在于，它为广角光子平带和手性平带的设计提供了宝贵的理论依据，通过数值模拟和实验验证，研究展示了多个示例，突出了如何利用这种CROW启发的超表面实现单向和双向线偏振光子平带，尤其展示了对入射光圆偏振的高度选择性手性平带。因此，这项工作代表了非局域超表面工程的一个重要转折点，为光与物质相互作用的进一步研究开辟了新的方向。

以上研究受国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目以及澳大利亚研究理事会等资助。

文章链接：https://doi.org/10.1117/1.AP.7.5.056008