2022年11月，重庆大学韩德专教授课题组与香港科技大学陈子亭教授课题组以及复旦大学资剑教授课题组合作，在光学顶级期刊《Optica》上发表了题为 “Global Phase Diagram of Bound States in the Continuum”的研究论文。该论文以重庆大学为第一单位和通讯单位，重庆大学胡鹏博士和复旦大学博士生王佳俊为共同第一作者，重庆大学韩德专教授、复旦大学石磊教授和资剑教授为共同通讯作者。

连续谱中的束缚态（Bound States in the Continuum, BIC）是一类特殊的共振态，它们虽与自由空间中的传播模式具有相同的动量和能量，却不与其耦合，因此具有无限大的品质因子。这种独特的性质在过去近二十年内引起了极大的研究兴趣。近年来，随着微纳加工技术的发展，光子晶体平板已成为实验观测和实际应用BIC的理想平台。根据物理机制的不同，光子晶体平板中的BIC一般可以分为三类：偶然BIC，对称保护BIC和Friedrich-Wintgen BIC。在本工作中，研究团队将Fabry-Pérot (FP)共振与导模共振(Guided resonance, GR)模式置于同等地位，发现偶然BIC起源于GR模式和FP共振的完全相干相消，对称保护BIC来自于多个简并GR模式的相互耦合，而传统的Friedrich-Wintgen BIC则起源于不同GR模式之间的耦合。因此，光子晶体板中的三种类型的 BIC 可以根据三种不同的 Friedrich-Wintgen 起源来进行进行分类。

基于上述统一的分类方式，研究团队利用三种不同Friedrich-Wintgen起源的BIC的指标来定义不同的BIC相，从而绘制出参数空间中BIC的全局相图来研究其动力学演化。随着系统参数的变化，由GR和FP模式耦合产生的偶然BIC会随着FP模式的移动而移动。它们可以在高对称点（G点）与对称保护BIC或者同类BIC合并，也可以在非G点与由不同GR模式耦合产生的BIC合并。在这些BIC的合并过程中，FP共振均起着主导作用。进一步，研究团队从实验上观测了偶然BIC随FP共振演化的过程，并实现了非G点的合并BIC。

该工作揭示了光子晶体平板中BIC的一种统一的物理起源，并构造了BIC的全局相图来研究其动力学演化，可以为BIC的实验设计和实际应用提供指导。该研究得到了国家自然科学基金，中央高校专项基金和香港研究资助局等的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1364/OPTICA.466190

图. 光子晶体平板中BIC的全局相图。(a) 光子晶体平板的示意图。(b) 光子晶体平板的能带结构示意图。插图表示具有三种不同Friedrich-Wintgen起源的BIC：GR+FP，简并的GR模式，不同的GR模式。(c, d) TE偏振下 和 能带的BIC全局相图。