【文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.146102】

 模式耦合（mode coupling）是现代光子学的基石，许多重要的现象由此产生。然而，由于天然手性物质（如氨基酸、蛋白质、糖）的κ极弱，导致可实现的耦合强度也非常弱，弱手性能否诱导共振模式之间的强耦合仍是一个悬而未决的问题。近期，中国科学技术大学工程学院陈杨、吴东教授、褚家如教授联合团队与新加坡国立大学电气与计算机工程系Cheng-Wei Qiu教授团队合作，首次实现弱手性物质诱导下的两个光学模式之间的强耦合，并理论验证了对手性物质圆二色性（CD）信号增强三个数量级。

 在本文的工作中，实现了高Q超表面连续介质中准束缚态(BIC)之间的强耦合，辅助外部引入的弱手性对映异构体。我们建立了一个涉及手性的哈密顿量，来定量描述这种系统的耦合强度与手性之间的关联性，这在弱手性情况下进一步增强共振态的耦合，提供了一个可行性方案。结果表明，圆二色性信号比没有强耦合的情况高3个数量级，从而实现高灵敏度的手性传感。

 该研究为实现模式强耦合提供了新路径，在手性光学、微纳光学领域具有重要理论价值；同时也在手性分子检测、圆偏振激光发射和量子光学领域具有重要应用价值。

图1.（a）超表面光学系统的示意图。超表面的几何参数为：周期a = 550 nm，半径r = 200 nm，扰动尺寸Δ = 10 nm，厚度t = 165.9 nm。（b）仿真和模型计算得到的不同厚度t下上支和下支的特征频率以及耦合前TM1和TE4模式的本征频率（虚线）。

图2. (a)不同厚度超表面的CD光谱。(b)超表面厚度t=165.9 nm时的圆偏振光吸收谱和CD谱。