We propose and experimentally demonstrate a high quality (Q)-factor all-silicon bound state in the continuum (BIC) metasurface with an imperforated air-hole array. The metasurface supports two polarization-insensitive BICs originated from guided mode resonances (GMRs) in the frequency range of 0.4 to 0.6 THz, and the measured Q-factors of the two GMRs are as high as 334 and 152, respectively. In addition, the influence of the thickness of the silicon substrate on the two resonances is analyzed in detail. The proposed all-silicon THz metasurface has great potential in the design and application of high-Q metasurfaces.

连续域束缚态（BIC）是一种特殊本征态，它与扩展态共存却具有强烈的局域性，不向自由空间辐射能量。自1929年被发现以来，BIC的相关理论与实验都取得了长足发展，成为当前的一个热门研究方向。在BIC研究的众多方向中，光子学是BIC研究中的一个重要平台，在非线性光学、传感与滤波、波导与通信等方向都有应用。本文回顾了BIC的研究历史并系统地介绍了光子学领域中BIC的分类及产生机制；归纳了几种常用的理论分析方法，并讨论了光子学BIC现有的应用以及未来展望。

为了能够得到洛伦兹线型、Fano线型、类电磁诱导透明和类电磁诱导吸收这4类线型，提出了一种基于Fabry-Perot（FP）腔的微槽型微环谐振器。该结构在FP腔外侧引入了两个空气孔来提高品质因数。通过改变结构参数和选取不同的波长范围，实现了以上4类线型。采用的模拟仿真方法为时域有限差分法，结合传输矩阵法，对所提结构进行了模拟仿真和参数优化数值模型的建立。仿真结果表明，所提结构的品质因数达到了90112，消光比约为15 dB。

受激拉曼散射是拓展激光波长的一种方法。微球腔回音壁模(WGMs)具有模式体积小、功率密度高的特点,有利于研究受激拉曼散射现象。光学介质的极化率大,拉曼增益因子也大,因此通过溶胶-凝胶法在SiO₂微球腔表面共掺杂稀土离子Yb ³⁺及重金属离子Zr ⁴⁺,以增加膜层极化率的方式增强拉曼增益,获得阈值降低、效率增加的自激发拉曼激光。对比了在976 nm光源激励下SiO₂微球腔分别单掺Yb ³⁺与Yb ³⁺-Zr ⁴⁺离子共掺所产生的1295 nm附近三级自激发拉曼激光,结果表明随着Zr ⁴⁺离子掺杂浓度提升至10%,三阶自激发拉曼激光的阈值从129.47 mW降低至15.70 mW,拉曼激光转换效率提升了3.09倍,在相同泵浦功率下获得增强的自激发拉曼激光。

为了计算高品质因数谐振腔的储能过程和泄能过程，将高品质因数谐振腔的输入膜片和输出结构分别建模为一个二端口网络和一个三端口网络，根据高品质因数谐振腔的信号流图，提出了一种基于递推的数值计算方法。用该方法设计了一个工作在2.92 GHz附近的基于BJ32波导的高品质因数谐振腔，给出了谐振腔的储能过程和泄能过程。当输入膜片开口宽度取20 mm、输出膜片开口宽度取60 mm时，计算得出的谐振频率为2.9198 GHz，饱和储能时间为2.6 μs，输出脉冲宽度6.82 ns，输出峰值增益为129.6，能量效率为0.169。