光与物质之间的相互作用是电磁学和量子光学的一个基本内容，是从自发辐射到激光和更复杂效应等一系列物理现象的基础。物质与光腔之间相互作用的能量交换速率通常用拉比频率Ω来表征。强耦合是光与物质相互作用的一个独特区域，当拉比频率超过电磁模式的阻尼速率时，物质和光子系统之间将发生能量相干振荡。强耦合效应会在频域中出现两个新的简正模，即出现真空拉比分裂。光和物质之间的强耦合在多带吸收器、调制器、生物传感器和化学反应等应用中具有巨大的潜力。

日前，太赫兹超表面实验室对太赫兹金属-石墨烯强耦合杂化超材料进行了结构仿真及性能研究，结构示意图见图1。该结构通过优化参数使金属光栅激发的异常光学透射共振模式与条带石墨烯激发的石墨烯表面等离激元发生强耦合，并将该结构应用于生物传感，结果表明该超材料的灵敏度能检测出每平方微米325个载流子的变化（图2）。同时该器件的折射率灵敏度能达到485 GHz/RIU（图3）。

研究成果以论文形式发表在SCI期刊《Chinese Physics B》上，第一署名单位为南昌大学，第一作者为南昌大学理学院研究生徐玲；通讯作者为南昌大学理学院物理系沈云副教授。

图1.（a）强耦合超材料结构示意图；（b）强耦合拉比分裂光谱;（c）b中四个共振峰电场分布

图2.（a）强耦合透射谱随载流子浓度的变化；（b）强耦合超材料载流子浓度灵敏度

图3.（a）强耦合透射谱随折射率的变化；（b）强耦合超材料折射率灵敏度

论文：Ling Xu, Yun Shen, Liangliang Gu, et al. Optical strong coupling in hybrid metal-

graphene metamaterial forterahertz sensing[J]. Chinese Physics B, 2021