在超材料系统中，环形偶极子在确定光学特性方面起着重要的作用。与电偶极子、磁偶极子一样，环形偶极超材料或超表面在极化偏转、传感、谐振透明等光子器件设计中具有潜在的应用价值。特别地，环形偶极子通常与高品质因子（Quality factor,Q）谐振相关，并在超高灵敏感测和非线性相互作用中起重要作用，例如它可以激发非辐射的anapole模式，从而实现高Q谐振。因此，通过设计一个有效的超表面结构来激发和调控环形偶极子成为当下的一个热点。另外，最近的报道揭示了高Q环形偶极超表面与连续束缚态（Bound state in the continuum,BIC）之间具有密切联系。光学BIC由于具有超高Q特性和相关的电磁近场增强效应，因此提供了一个独特的机会来控制辐射连续体内的光-物质相互作用。论文在分析计算单对开口环纳米结构下的多极子散射特性基础上，主要研究了高Q环形偶极全介质超表面的设计、以及基于环形偶极子的BIC实现。论文的主要研究工作如下：
　　（1）研究了一对开口方向分别为彼此面对和彼此背对的硅开口环结构的多极子散射特性。通过调节开口环的开口大小，分析了两个开口环之间的耦合以及对环形偶极子和其他多极子的影响。计算结果表明，在开口方向为彼此背对的硅双开口环中，能够在相对较宽的光谱范围内实现非辐射的anapole模式。而在开口方向为彼此面对的硅双开口环中，并不能够实现anapole模式。
　　（2）基于双开口环结构，设计了一种全介质硅双开口环超表面。当电场的偏振方向平行于开口环的开口方向时，可以激发高Q强环形偶极谐振。该环形偶极谐振是由谐振单元内的环形偶极矩（环形内偶极矩）和相邻谐振单元间环形偶极矩（环形间偶极矩）共同作用而激发的。通过改变结构尺寸参数，研究了其对环形偶极谐振特性的影响，并且进一步地对环形内偶极矩和环形间偶极矩的调控进行了分析，从而解释了高Q环形偶极谐振的激发。另外，研究还表明在硅双开口环超表面中不能够实现anapole模式。
　　（3）在近红外波段，设计了一种全介质硅闭环超表面。该全介质硅闭环超表面可以实现超高Q谐振，谐振Q值最高可达108，并且伴随着强大的电场和磁场近场增强，其近场增强因子都高达104。通过分析表明该谐振属于对称不保护的环形偶极BIC。另外，重点分析了谐振单元内闭环之间的距离对所激发的环形偶极连续束缚态的影响。