连续谱中束缚态吸波器的设计难点是什么？

原理层面

• BIC 物理机制理解不足：BIC 是一种较为复杂的物理现象，其形成机制涉及到波的干涉、对称性等多种因素。目前对于 BIC 在不同结构和材料中的物理本质和产生条件还没有完全清晰的认识，这使得在设计吸波器时难以准确地利用 BIC 的特性来实现高效吸收。例如，在一些复杂的微纳结构中，很难直观地判断哪些结构参数会影响 BIC 的形成和特性。
• 模式耦合与调控困难：为了实现吸波功能，需要将外界的电磁波能量有效地耦合到 BIC 模式中，并通过适当的机制将能量耗散掉。然而，BIC 模式通常具有很高的品质因子（Q 值），意味着其与外界的耦合很弱，如何实现高效的模式耦合是一个关键难题。同时，还需要精确调控耦合过程，以确保在所需的频率和带宽范围内实现最佳的吸收性能。

结构设计层面

• 结构参数优化复杂：吸波器的性能高度依赖于其结构参数，如微纳结构的形状、尺寸、间距、排列方式等。在逆向设计过程中，需要在一个庞大的参数空间中寻找最优的结构组合，以满足特定的吸收性能目标。这是一个多参数、多目标的优化问题，传统的优化算法往往效率低下，且容易陷入局部最优解。
• 结构加工精度要求高：BIC 吸波器通常基于微纳结构来实现，这些结构的尺寸往往在亚波长甚至纳米尺度。为了保证 BIC 的特性和吸波器的性能，对结构的加工精度要求极高。微小的加工误差可能会导致 BIC 模式的偏移或消失，从而严重影响吸波器的吸收效率和带宽。例如，在加工金属微纳结构时，表面粗糙度、尺寸偏差等都可能对 BIC 吸波器的性能产生显著影响。

性能实现层面

• 宽带吸收难以实现：大多数实际应用需要吸波器具有较宽的吸收带宽，但 BIC 模式本身通常具有很窄的线宽，这使得实现宽带吸收成为一个巨大的挑战。为了拓宽吸收带宽，需要采用一些特殊的设计方法，如多模耦合、引入损耗机制等，但这些方法往往会增加设计的复杂性，并且可能会牺牲部分吸收效率。
• 环境适应性差：吸波器的性能可能会受到环境因素的影响，如温度、湿度、外界电磁场等。在不同的环境条件下，BIC 的特性和吸波器的性能可能会发生变化，导致吸收效率下降或吸收频率偏移。如何设计具有良好环境适应性的 BIC 吸波器是一个亟待解决的问题。

材料选择层面

• 材料损耗特性控制难：为了实现吸波功能，需要选择具有适当损耗特性的材料。然而，目前可供选择的材料有限，并且材料的损耗特性往往难以精确控制。在高频段，材料的损耗机制更加复杂，如何在保证 BIC 特性的前提下，选择合适的材料并控制其损耗，是设计吸波器的一个关键难点。
• 材料与结构兼容性问题：吸波器的结构和材料之间需要具有良好的兼容性，以确保结构的稳定性和性能的可靠性。例如，在一些微纳结构中，不同材料之间的热膨胀系数、化学稳定性等差异可能会导致结构的变形或损坏，从而影响吸波器的性能。