Photonic transport control by spin-optical disordered metasurface
光子超颖表面是一种利用电磁波成型的超颖材料，它为纳米光子芯片与纳米电子电路的集成提供了缺失的一环。在这个领域的额外扭曲起源于自旋光学超颖表面提供光子自旋（偏振螺旋度）作为光-物质相互作用在纳米尺度上的额外自由度。在这里，我们报告了一个通用的概念，以控制光子输运无序（随机）超颖表面与定制的几何相位。这种方法结合了随机图案的特性，以支持在散斑噪声的固有限制内的非凡信息容量，以及在几何相位机制中的光学自旋控制，简单地在二维结构物质中实现。通过操纵各向异性光学纳米天线的局部取向，我们观察到自旋相关的近场和自由空间开放通道，产生最先进的复用和互连。自旋光学无序超颖表面提供了一种通过单个纳米级光子器件进行多任务波前整形的途径。
2014-07-17 physics.optics
Possibilities to generation of optical non-diffracting beams by holographic metasurfaces using surface impedance
在这项工作中，我们提出了计算模拟的全息超颖表面产生的光学无衍射光束。利用全息技术设计了超颖表面，并计算生成了无衍射光的计算全息图。这些全息超颖表面（HMS）是通过在具有亚波长尺寸的电介质基板上对金属贴片的周期性晶格进行建模而获得的，其中这些单元格中的每一个都改变入射波的相位。我们使用表面阻抗（Z）来控制通过每个单元中的超颖表面的电磁波的相位。亚波长尺寸保证了有效介质理论的实现。结果与无衍射光束理论的预测一致。这些结果在光镊、光通信、光学计量、3D成像以及光学和光子学中的其他应用中具有重要意义
2020-10-20 physics.optics
Topology optimized plasmonic metasurfaces for optical trapping of nanoparticles
提出基于密度的拓扑优化框架，通过最大化梯度力优化等离激元超表面，实现对不同尺寸和材料纳米颗粒的高效光捕获，并引入制造约束以简化设计。
2026-07-03 physics.optics
All-optical switching of a dye-doped liquid crystal plasmonic metasurface
研制了一种由等离子体激元开口环谐振器和染料掺杂液晶组成的可开关超表面。通过用可见光谱范围内的光照射染料掺杂的液晶，可以改变超表面在红外光谱范围内的透射率。该效果在液晶的混合配向的情况下特别有效，即。e.在一个衬底上垂直于表面的指向矢的对准和在相对衬底上的平行对准。这种全光开关效应可以归因于先前工作中描述的巨大光学非线性或表面诱导非线性光学效应。
2020-04-09 physics.optics
High-Efficiency All-Dielectric Metasurfaces for Ultra-Compact Beam Manipulation in Transmission Mode
超颖表面是二维光学结构，能够完全控制光的振幅、相位和偏振。与等离子体超颖表面不同，平面硅结构有利于高传输、低损耗以及与现有半导体技术的兼容性。在这里，我们报告了在电信波长的传输模式下具有全2pi相位控制的高效率偏振敏感电介质超颖表面的实验演示。这样的硅超颖表面有望实现一个多功能的光学平台，在芯片上实现全光学电路。
2015-07-25 physics.optics
Nonreciprocal optical metasurface based on spinning cylinders
本文提出基于旋转介质圆柱体相对论效应的非互易光学超表面新机制，利用Sagnac效应实现非对称与非互易波前操控，为自由空间非互易光学研究提供了新平台。
2024-11-24 physics.optics
Miniature optical planar camera based on a wide-angle metasurface doublet corrected for monochromatic aberrations
光学超颖表面是纳米散射体的二维阵列，其以亚波长空间分辨率修改光学波前。他们准备通过实现复杂的低成本系统来彻底改变光学，在这些系统中，多个超颖表面被光刻堆叠并与电子器件集成。对于成像应用，超表面堆栈可以执行复杂的图像校正，并且可以直接与图像传感器集成。在这里，我们证明了这个概念与一个微型平面相机集成的单片超曲面透镜双校正单色像差，和图像传感器。作为鱼眼摄影物镜的双合透镜具有0.9的小$f$数，大于60 $^\circ\times$ 60 $^\circ$的视角，并且以70%的聚焦效率在850 nm波长下操作。该相机表现出几乎衍射极限的图像质量，这表明该技术在显微镜，摄影和计算机视觉光学系统开发中的潜力。
2016-10-19 physics.optics
Spatiotemporal Metasurface for Ultrafast All-Optical Wavefront Shaping
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Friedrich Schiller University（弗里德里希·席勒大学）
该研究提出一种全光超快动态波前整形策略，通过泵浦脉冲调控半导体纳米线超表面的介电常数，实现了皮秒级开关的瞬态波前调控，为全光可重构金属透镜奠定基础。
2026-08-04 physics.optics
Electro-optical switching by liquid-crystal controlled metasurfaces
我们研究的光学响应的超材料表面的开口环谐振器覆盖的液晶晶格和演示毫秒级的时间尺度之间切换的超材料表面的电和磁共振。这是由于液晶分子重取向对超颖表面的对称性以及偏置电场的存在的高灵敏度而实现的。我们的实验是补充的液晶重新取向的数值模拟。
2013-02-18 physics.optics
High-efficiency optical frequency mixing in an all-dielectric metasurface enabled by multiple bound states in the continuum
我们提出了硅纳米盘二聚体超颖表面中的非线性光学四波混频。在斜入射的平面波作用下，所设计的超颖表面呈现出多共振的特征，同时激发出三个准束缚态。通过采用这些准BIC与最大的电场能量在输入凸块波长，三阶非线性过程，包括三次谐波产生，简并和非简并四波混频的显着增强被证明，在可见光波长产生十个新的频率。这项工作可能会导致一个新的前沿的超紧凑型光混频器的应用在光学电路，超灵敏传感和量子纳米光子学。
2023-02-25 physics.optics
Spin-Orbit Interaction of Light Enabled by Negative Coupling in High Quality Factor Optical Metasurfaces
研究了光子超颖表面局域共振中的负耦合。在我们的分析中，我们发现赝自旋轨道耦合体模导致线的圆偏振辐射本征态在二维动量空间中，被认为是只存在于三维。我们的理论模型是通过一个引导共振介电超颖表面，具有II型非厄米恶魔点，从那里发出的圆极化线。所设计的超颖表面在第0和第1衍射级都携带圆偏振辐射本征态，允许自旋选择性光偏转。所设计的超颖表面的高品质因数性质和场增强可以导致自旋选择性传感、光束控制和非线性光学的应用。我们的研究结果打开了一个网关的近场耦合辅助超表面的设计。
2022-02-24 physics.optics
Nonlinear Phase Control and Anomalous Phase Matching in Plasmonic Metasurfaces
超表面，特别是包含基于等离子体的金属元素的超表面，构成了一组特别有吸引力的材料。借助于现代纳米光刻制造技术，可以构造平坦的、半透明的光学元件。然而，尽管它们具有很强的光学非线性，等离子体超颖表面到目前为止主要是在线性范围内进行研究。在这里，我们介绍了全非线性相位控制超颖表面等离子体元素。我们发现，在一个相位梯度非线性超颖表面的非线性相互作用的一个新的异常非线性相位匹配条件普遍存在，这是线性超颖表面的广义Snell定律证明的非线性模拟。该相位匹配条件与其它已知的相位匹配方案非常不同。光学非线性的亚波长相位控制为基于超颖表面的平面非线性光学元件的设计提供了基础。我们展示的平面非线性元件（即透镜）作为频率转换信号的发生器和操纵器。
2015-05-21 physics.optics
Near-zero-sidelobe optical subwavelength asymmetric focusing lens with dual-layer metasurfaces
现有的非对称透射超颖表面通常由金属材料构成，光频效率低，不能同时实现光学非对称透射和聚焦。非对称聚焦透镜（AFL）虽然实现了声非对称聚焦，但获得的焦点伴随着较大的旁瓣。针对这些问题，本文提出了一种利用介质材料设计双层超颖表面的自聚焦光纤，可以同时实现光的非对称传输和聚焦。进一步通过优化AFL的设计理论，实现了亚波长量级的近零旁瓣聚焦。优化后的AFL在宽带范围内实现了NZS非对称聚焦，在光学微纳加工、量子通信、光学微操纵等领域具有巨大的应用潜力。
2020-01-04 physics.optics
A multifunctional metasurface: from extraordinary optical transmission to extraordinary optical diffraction in a single structure
研究表明，由亚波长金属狭缝阵列组成的超颖表面在非对称环境中可以表现出非常光透射（EOT）或非常光衍射（EOD）。采用解析模型展开法和k矢量空间衍射级图，发现通过改变平行波矢，可以将局域狭缝腔模的共振衰减路径调谐到0级或-1级衍射，从而在小入射角下增强结构的0级透射（EOT），在大入射角下增强结构的-1级衍射（EOD）.基于这一吸引人的特征，展示了一种多功能元表面，该元表面可以在透射滤波器、反射镜和离轴透镜之间切换其功能。我们的研究结果提供了一个方便的方法来构建多功能集成光学器件上的一个单一的平面器件。
2017-05-29 physics.optics
A review of dielectric optical metasurfaces for wavefront control
在过去的几年中，超颖表面已被用来展示光学元件和系统的能力，超过传统的衍射光学。在这里，我们回顾了这些最新的发展，重点是介电结构的整形光学波前。我们讨论了实现高效率的陡峭的相位梯度，同时偏振和相位控制，控制色散，控制角响应的机制。然后，我们回顾了在成像，共形光学，可调器件和光学系统中的应用。最后，我们展望了未来的潜力和需要克服的挑战。
2018-04-25 physics.optics
High efficiency dielectric metasurfaces at visible wavelengths
超表面是平面光学元件，有望克服折射和传统衍射光学的局限性1 -3。由于可见光波长处显著的光吸收和损耗，因此迄今4 -10证明的介电超颖表面限于红外波长处的透明窗口。至关重要的是，开发用于可见波长的电介质超颖表面的新材料和制造技术，以实现诸如三维显示器、可穿戴光学器件和平面光学系统等应用11。在这里，我们展示了高性能二氧化钛介电超颖表面，其形式为红色，绿色和蓝色波长的全息图，具有创纪录的绝对效率（>78%）。我们使用原子层沉积的非晶二氧化钛，具有0.738 nm的低表面粗糙度和理想的光学性能。为了制造超颖表面，我们使用类似剥离的工艺，使我们能够生产具有形状双折射的高度各向异性的纳米鳍。该工艺适用于任何光学元件，并且可以使用广泛的材料来实现。
2016-03-08 physics.optics
Electrically reduced optical switching threshold of VO2-based THz metasurface
由于亚阈值电流的供应，基于VO 2的THz超颖表面光开关阈值降低了五个数量级以上，为0.32-0.4 W/cm 2。此外，由于等离子体效应，Au纳米颗粒的额外沉积可以进一步将阈值降低30%。所提出的设计以及通过电流和光控制亚太赫兹/太赫兹传输的组合方法使得克服基于超表面的动态可编程太赫兹反射镜阵列设计中存在的瓶颈成为可能。
2022-04-28 physics.optics
A Comprehensive Multipolar Theory for Periodic Metasurfaces
光学超颖表面由散射体的2D排列组成，并且它们根据需要控制入射场的振幅、相位和偏振。光学超颖表面是下一代平面光学器件在广泛应用中的基石。纳米纤维的快速发展使得对这些超薄表面的多功能设计和分析变得越来越必要。然而，尽管它们的重要性，一个全面的理论来描述的光学响应的周期性超颖表面的封闭形式和解析表达式尚未制定，和以前的尝试往往是近似的。在这里，我们开发了一个理论，分析链接的散射体的属性，从周期性的超颖表面，其光学响应通过晶格耦合矩阵。散射体由它们的极化率或T矩阵表示，并且我们的理论适用于正入射和斜入射。我们提供了明确的表达式的光学响应八极为了在球坐标和笛卡尔坐标。几个例子表明，我们的分析工具构成了设计和理解光学元表面的范式转变。提出了新的完全衍射的超聚集体和粒子无关的偏振滤波器，并提供了新的见解斜入射下的惠更斯超表面的响应。我们的解析表达式是一个强大的工具，探索超颖表面的物理和设计新颖的平面光学器件。
2021-09-16 physics.optics
Parallel Optical Computing Based on MIMO Metasurface Processors with Asymmetric Optical Response
我们提出了一种偏振不敏感的超颖表面处理器来执行入射光束的空间非对称滤波，从而允许实时并行光学处理。为了实现大规模并行处理，我们引入了一种新的多输入多输出（MIMO）计算元表面，具有不对称的光学响应，可以对两个不同的输入信号进行空间微分，而不管它们的偏振。在我们的场景中，两个不同的信号设置在x和y方向上，平行和垂直于入射平面，同时照射元表面处理器，并且所产生的差分信号通过适当的空间低通滤波器（SLPF）彼此分离。利用广义片层跃迁条件（GSTCs）和表面磁化率张量，设计了一种非对称元原子，并对其进行了法向磁化率的增强，以实现在法向光照射下的非对称光学响应.还报告了原理验证模拟以及信号处理功能的成功实现。所提出的元表面克服了以前的研究所施加的主要缺点，如大型架构所产生的需要额外的子块，响应慢，最重要的是，只支持一个单一的输入与给定的极化。我们的研究结果为基于材料的模拟计算的未来发展奠定了基础，这些模拟计算使用高效且易于制造的MIMO处理器来实现紧凑，快速和可集成的计算元件，而无需任何傅立叶透镜。
2020-04-06 physics.optics
Fast Metasurface Hybrid Lens Design using a Semi-Analytical Model
我们提出了一种新的方法集成超颖表面的光学设计使用半解析建模的介电纳米结构。后者计算入射到元表面上的电场的输出相位，允许它们与射线跟踪软件一起使用。该工具提供了一种在光学系统中使用元表面的方法，同时使用内置的优化过程来避免耗时的计算。为了证明我们的方法的适用性和多功能性，我们提出了一个三重态组成的折射元件和超颖表面的变化。对于每个系统，实现了类似的光学性能。我们将超颖表面和光线追踪结合在一起的独特创新方法，通过利用超颖表面的丰富性和传统镜头设计软件的功能，有可能促进创新系统的设计。
2022-09-13 physics.optics
Metasurface-Stabilized Optical Microcavities
我们证明了稳定的光学微腔抵消相位演变的腔模式使用非晶硅超颖表面作为两个腔端镜之一。精心的设计使我们能够将电信波长处的超颖表面散射损耗限制在2%以下，并且使用分布式布拉格反射器作为超颖表面衬底确保了高反射率。我们的第一个演示实验实现了电信波长微腔的品质因数高达4600，光谱谐振线宽低于0.4 nm，模式体积下降到低于2.7 $λ^3$。然后，我们表明，该方法引入了前所未有的自由，以稳定模式与任意的横向强度分布和设计腔增强全息模式。我们的方法将介电超颖表面的纳米级光控制能力引入腔电动力学，并且使用广泛的半导体制造工艺直接在工业上可扩展。
2022-08-13 physics.optics
All-optical scattering control in an all-dielectric quasi-perfect absorbing Huygens metasurface
本文在硅基准完美吸收惠更斯超表面上，通过光热效应实现了对前向和后向散射的全光动态控制，后向散射截面加倍而前向减半，为硅光子器件提供了新方案。
2022-10-03 physics.optics
Dielectric Metasurfaces for Complete and Independent Control of Optical Amplitude and Phase
超表面是光学上薄的超材料，其承诺完全控制光的波前，但主要用于仅控制光的相位。在这里，我们提出了一种方法，简单的概念和实践中，使用具有不同程度的形式双折射和旋转角度的元原子，以创建高效率的电介质超颖表面，控制在一个或两个频率的光学振幅和相位。这开辟了计算机生成全息术的应用，允许忠实地再现目标全息场景的相位和振幅，而无需仅相位全息术中所需的迭代算法。我们展示了全电介质超颖表面全息图的振幅和相位的独立和完整的控制，同时在两个光学频率，以产生二维和三维全息对象。我们发现，相位振幅超表面使一些功能无法实现的相位全息，这些包括创建无伪影的二维全息图像，编码相位和振幅分布分别在物平面，编码强度分布在超表面和物平面分别，并控制三维全息对象的表面纹理。
2019-09-05 physics.optics
Angle-multiplexed metasurfaces: encoding independent wavefronts in a single metasurface under different illumination angles
薄衍射光学元件的角度响应是高度相关的。例如，通过由光栅周期确定的光栅动量来锁定光栅的入射角和衍射角。其他衍射装置，包括常规超表面，由于菲涅耳区边界的固定位置和超原子的弱角度敏感性而具有类似的角度行为。为了改变这一基本属性，我们引入了角度复用元表面，由反射性高对比度介电U形元原子组成，其在不同角度照射下的响应可以独立控制。这使得平面光学器件能够在从不同方向照射时施加不同且独立的光学变换，这是以前衍射光学器件中不可用的能力。
2017-11-07 physics.optics
Nonlinear and Ultrafast All-Dielectric Metasurfaces at the Center for Integrated Nanotechnologies
超表面通过在表面上布置的纳米级谐振器阵列来控制光学波前。当与具有强光学非线性的III-V族半导体结合时，可以在纳米尺度上实现和增强各种非线性效应，例如谐波产生和全光调制。这篇综述介绍了我们在集成纳米技术中心（CINT）制造的超快和非线性半导体超颖表面中的工程和增强非线性效应的研究。我们涵盖了我们最近的工作，通过直接和级联过程中的GaAs超颖表面使用米氏光学共振或连续介质保护的束缚态的参数产生谐波光，然后描述了最近的进展，谐波产生耦合到III-V族半导体异质结的子带间跃迁的全介质超颖表面。该评论的结论是超颖表面作为芯片上量子光产生的下一个平台的潜力。
2022-05-26 physics.optics
Minireview on Disordered Optical Metasurfaces
本文综述无序光学超表面的最新进展，阐明其相消与相长干涉共存所带来的设计灵活性，并展望未来研究方向。
2023-11-18 physics.optics
Maximal optical chirality via mode coupling in bilayer metasurfaces
本文提出利用双层膜超表面中光子本征模的强耦合与耗散损耗调控，实现平面结构的最大光学手性，并拓展其在手性传感和偏振转换等领域的应用。
2025-07-24 physics.optics
Polarization-Tunable Colorimetric Metasurfaces for All-Optical and Non-Destructive Structural Characterization of Polymeric Nanofibers
本研究提出超表面增强偏振光显微镜（Meta-PoL），利用偏振可调比色超表面，实现聚己内酯（PCL）纳米纤维分子与整体排列的全光学、非破坏性定量表征，为纤维材料结构分析提供新方法。
2025-04-15 physics.optics
Inverse-Designed Metasurfaces for Compact Optical Skyrmion Generation with High Topological Fidelity
Hanyang University（汉阳大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）
本文提出一种反设计超材料，用于生成高拓扑保真度的紧凑型光学反旋子，通过拓扑优化方法设计硅超材料，实现无需额外光学元件的反旋子生成。
2026-03-25 physics.optics
Even-order optical harmonics generated from centrosymmetric-material metasurfaces
本文通过设计支持连续域中准束缚态和导模共振的硅介电超表面，在中心对称材料中实现了偶数阶光学谐波的高效产生，二次谐波信号增强超三个数量级，四阶谐波变得可检测。
2024-06-26 physics.optics
High-efficiency light-wave control with all-dielectric optical Huygens' metasurfaces
光学超颖表面已经发展成为由亚波长共振纳米结构实现的先进波前工程的突破性概念。然而，反射和/或吸收损耗以及低偏振转换效率对实现实际应用所需的高传输效率构成了根本障碍。在这里，我们展示了，第一次我们的知识，高效的全介质超表面的近红外频率使用硅纳米盘阵列作为元原子。我们采用惠更斯源的主要特点，即光谱重叠的电和磁偶极子共振的强度相等，以证明惠更斯的超颖表面与一个完整的传输相位覆盖的360度和近统一的传输，我们确认实验全相位覆盖与高效率的传输相结合。基于这些关键特性，我们表明，全电介质惠更斯超颖表面可能成为一个新的范例，平面光学器件，包括光束转向，光束整形，聚焦，以及全息和色散控制。
2014-05-20 physics.optics
Spectro-Polarimetric Holographic Multiplexing Metasurface with Super-High Capacity Empowered by Mechanical Rotation
College of Integrated Circuits, Harbin Institute of Technology (Shenzhen)（哈尔滨工业大学（深圳）集成电路学院）；Shenzhen Engineering Laboratory of Aerospace Detection and Imaging, Harbin Institute of Technology (Shenzhen)（哈尔滨工业大学（深圳）航天探测与成像工程实验室）
针对机械可重构超表面的光学信息复用需求，提出可微逆设计框架，通过深度神经网络端到端优化可旋转超表面，实现288通道全彩动态全息显示，为相关光学应用提供新范式。
2025-11-16 physics.optics
Phenomenological modeling of Geometric Metasurfaces
超颖表面以其在亚波长尺度上操纵光学波前的优异能力和低制造复杂性，在平面光子学和新型光学器件方面显示出巨大的潜力。然而，迄今为止，超颖表面的矢量场模拟仅限于使用全波数值方法在晶胞中包含少量超原子的具有超颖结构的超颖表面。在这里，我们提出了一个通用的唯象方法来分析模型的超表面由任意分布的元原子的基础上，假设的元原子具有局部共振与洛伦兹-德鲁德形式，其确切的形式可以从一个单一的元素的全波模拟检索。应用于相位调制的几何超颖表面，我们的分析结果与全波数值模拟显示出良好的一致性。该理论为基于元表面的光学器件的建模和设计提供了一种有效的方法。
2015-12-24 physics.optics
Gradient metasurfaces: a review of fundamentals and applications
随着对超材料的深入研究，二维模拟物（称为超表面）近年来吸引了越来越多的关注，因为它易于制造和插入损耗较小，同时能够对透射和反射光场的空间分布进行前所未有的控制。超表面表示谐振亚波长元件的光学薄平面阵列，其可以以严格或准周期性方式或甚至以非周期性方式布置，这取决于要在它们的帮助下模制的目标光学波前。本文综述了超颖表面的一个广泛的子类，即梯度超颖表面，这是设计来表现出空间变化的光学响应，导致空间变化的振幅，相位和偏振的散射场。从介绍梯度元表面的概念入手，从响应的角度对不同的元表面进行了分类，区分了电偶极元表面、几何元表面、反射元表面和惠更斯元表面。然后讨论实现超颖表面所必需的基本构建块，以阐明等离子体和纯电介质超颖表面的各种物理实现的基本物理。然后，我们概述了梯度超颖表面的主要应用，包括波片，平面透镜，螺旋相位板，宽带吸收，彩色印刷，全息图，偏振计和表面波耦合器。评论结束了一个简短的一节最近开发的非线性元表面，然后展望未来可能的发展和前景，为未来的应用提出我们的看法。
2017-08-21 physics.optics
Switching the Optical Chirality in Magneto-plasmonic Metasurfaces Using Applied Magnetic Fields
手性纳米光子器件在手性分子传感、偏振多样性纳米光子学和显示技术等方面具有广阔的应用前景。主动手性纳米光子器件是一种可以通过外界激励来控制光学手性的器件，引起了人们极大的研究兴趣。然而，光学手性的有效调制一直是具有挑战性的。在这里，我们展示了开关的非本征手性施加磁场的磁等离子体超颖表面设备的基础上的磁光氧化物材料，Ce 1 Y2 Fe 5 O 12（Ce：YIG）。由于Ce：YIG具有低的光损耗和强的磁光效应，在掠入射条件下，在波长为950 nm的激光器上施加-0.65° ~+1.9°范围内的磁场，实现了巨大且连续的远场圆二色性（CD）调制。远场CD调制是由于磁光圆二色性和施加的磁场对超手征场的近场调制。最后，我们在使用自组装制造的毫米级磁等离子体元表面中展示了磁场可调手征成像。我们的研究结果为实现平面集成的、大规模的、具有活性的手性超表面提供了一种新的途径。
2019-09-30 physics.optics
Two-dimensional optical plasmons with mixed polarization on anisotropic resonant metasurface
光学超颖表面具有很大的潜力，可以作为表面波操控的平台。利用2D波的负折射、自准直和沟道的大量先进表面波现象可以通过周期性超颖表面的色散特性的按需工程来实现。在这封信中，我们报告的第一次直接实验偏振分辨测量的色散的二维光学等离子体支持的各向异性超颖表面。我们证明了强耦合共振各向异性等离子体纳米粒子的亚衍射阵列支持不寻常的光学表面波混合TE和TM样偏振。借助于数值模拟，我们确定了偶极和四极色散带。等距线的形状随着频率的变化而急剧变化，表现出它们的曲率和拓扑结构的非平凡变换，这是一致的实验数据所证实的。通过揭示表面波的偏振自由度，我们的研究结果为平面片上器件的表面光子学设计开辟了新的途径。
2017-05-17 physics.optics
Extreme nonreciprocity in metasurfaces based on bound states in the continuum
本研究利用支持连续谱中束缚态的磁性铁氧体超表面，在法拉第构型下实现极端非互易性和近统一磁圆二色性，将磁光效应增强3-4个数量级，并通过多模时间耦合模式理论与全波模拟验证。
2023-06-19 physics.optics
Broadband and large-area optical chirality generated by an achiral metasurface under achiral excitation
本研究提出利用非手性金圆盘阵列超表面在线性光激发下产生宽带大面积光学手性，并验证了其在手性区分中的应用，揭示了近场手性与偏振奇点的关联。
2023-06-17 physics.optics
Temporal Signal Processing with Nonlocal Optical Metasurfaces
本文利用具有时间非局域性的超表面实现深度亚波长尺度的时域信号处理，展示了高保真、高效率的一阶微分，并支持扩展与级联计算，为全光计算器件开辟新途径。
2024-03-14 physics.optics
Highly tunable elastic dielectric metasurface lenses
介电超颖表面是由纳米散射体组成的二维结构，其以亚波长空间分辨率操纵光波的相位和偏振，从而实现用于自由空间光学的超薄组件。虽然已经示出了具有各种功能的高性能设备，包括使用常规光学设置难以实现的一些功能，但大多数演示的组件具有固定的功能。在这里，我们展示了高度可调的超颖表面设备的基础上亚波长厚硅纳米柱封装在一个薄的透明弹性聚合物。作为概念的证明，我们展示了在915 nm处工作的超颖表面微透镜，通过径向应变将焦距从600 $μ$ m调谐到1400 $μ$ m，同时保持衍射极限焦点和高于50 $\%$的聚焦效率。所展示的可调超颖表面概念对于开发超薄、多功能和可调光学器件具有高度的通用性，其应用范围从消费电子到医疗设备和光通信。
2016-04-12 physics.optics
Fundamental limitations of Huygens metasurfaces for optical beam shaping
由阵列纳米结构组成的光学介电超颖表面有望实现对入射波前的任意空间控制，具有亚波长空间分辨率。对于相位调制，通常采用两种物理效应来实现2π相位偏移。第一种效应依赖于高纳米级柱的引导，第二种效应利用具有两个简并米氏共振的纳米共振器的共振限制。第一种方法需要高的纵横比，而第二种方法，称为惠更斯超颖表面，要平坦得多，因此更容易制造。我们比较了这两种方法，更侧重于概念，而不是技术问题，并确定与后者的基本限制。我们解释了起源的限制的基础上一般的参数，如互易性，多模/单模操作和对称性破缺。
2021-04-03 physics.optics
Spatial wavefront shaping with a multipolar-resonant metasurface for structured illumination microscopy
针对结构光照明显微镜现有系统器件庞大、对准要求高的问题，提出基于多极共振硅纳米结构超构表面的波前调制方案，经算法优化得到7种最优照明图案，模拟验证分辨率与传统方法相当，为简化SIM实验提供新路径。
2023-09-25 physics.optics
Information Encoding with Optical Dielectric Metasurface via Independent Multichannels
信息加密和安全是信息技术的先决条件，光学元表面可以对光的波长、偏振、相位和振幅进行任意操纵，可以实现信息技术。到目前为止，信息编码可以通过一维（1D）模式（波长或偏振）的超表面来实现，仅具有独立信道的几种组合。在这里，我们成功地应用2D模式（波长和偏振）的电介质超颖表面，具有更多的独立通道组合来加密信息，因此大大提高了加密的安全性。在二维模式下，由两个圆偏振态（RCP和LCP）和三个可见光波长（633 nm、532 nm和473 nm）组成的六个独立通道可以产生63种可用于信息编码的组合，与一维模式下由三个独立通道组成的七种组合形成鲜明对比。这种二维模式编码策略为提升多通道信息加密、防伪、光数据存储和信息处理等方面的信息安全水平铺平了新的道路。
2018-05-29 physics.optics
Recent twists in twisted light: A perspective on optical vortices from dielectric metasurfaces
光学涡旋是流体力学中研究的流体涡旋的电磁模拟。在这两种情况下，由光或流体构成的波前都像螺旋一样围绕其传播轴扭曲-这一类比也启发了光学涡旋概念的第一个命题。尽管涡旋是自然界中最基本的拓扑激发之一，但它们在自然系统中很少以电磁形式存在，除了天文学中的能量源，如类星体，类星体和黑洞。大多数光学涡旋是在实验室中通过多种方法人工产生的。在这里，我们提供了我们的观点，在过去的十年中，冲击光学技术-超表面，平面纳米结构超材料-与其用于成型和控制光学漩涡的具体重点。
2020-09-29 physics.optics
Reconfiguring structured light beams using nonlinear metasurfaces
超紧凑、低损耗、快速和可重新配置的光学元件，能够通过光来操纵光，可以为在纳米尺度上控制光打开许多机会。纳米结构的全电介质超颖表面已经被证明能够在线性光学范围内广泛地控制光的振幅和相位。除其他功能外，它们还提供了独特的机会来塑造光的波前，以将轨道角动量（OAM）引入光束。这种结构光束为从光谱学和微操作到经典和量子光通信的应用带来了新的自由度。迄今为止，全电介质超颖表面的光学性质的可重构性或调谐已经使用相变或非线性光学材料以机械、热、电或光学方式实现。然而，大多数已证明的调谐方法要么慢，要么需要高的光功率。三硫化二砷（As $_2$ S $_3$）硫族化物玻璃提供超快和大的$χ^{(3)}$非线性以及在近和中波红外光谱范围内的低双光子吸收系数，可以为实现快速和相对低强度的可重构超表面提供新的平台。在这里，我们设计和实验证明了一个作为$_2$ S $_3$硫族化物玻璃基超颖表面，使重塑的常规厄米高斯光束，没有OAM到OAM光束在低强度水平，同时保持原始光束的振幅和相位特性在高强度水平。拟议的元表面可以在新一代光通信系统和光信号处理中找到应用。
2018-05-18 physics.optics
Silicon metasurfaces for third harmonic geometric phase manipulation and multiplexed holography
非线性波前控制是利用超颖表面实现非线性光学应用的关键要求。非线性频率转换和波前控制的许多方面已经被证明用于等离子体超颖表面。然而，一些缺点限制了它们在非线性纳米光子学中的应用，包括高耗散损耗和低光学损伤阈值。相比之下，已经表明，由高折射率金属构成的超表面可以提供强的非线性响应。尽管最近在使用全介电纳米结构和超颖表面的非线性光学过程中取得了进展，但在直接利用生成过程实现完全波前控制方面取得的进展要少得多。在这里，我们展示了非线性波前控制的三次谐波产生与硅超颖表面。我们使用Pancharatnam-Berry相位方法对纳米结构硅超颖表面上的相位梯度和全息图像进行编码。实验证明了偏振相关的波前控制和编码全息图在三次谐波波长下的高保真再现。此外，我们表明，全息复用是可能的，通过利用三次谐波产生的偏振态。我们的方法简化了设计和制造过程，并铺平了道路，以一个易于使用的工具箱，非线性光学波前控制与全介质超颖表面。
2020-04-08 physics.optics
Towards rapid extracellular vesicles colorimetric detection using optofluidics-enhanced color-changing optical metasurface
本研究结合超表面光学与光流控主动传输技术，借助结构色超表面的变色效应，实现了低至10^7 EVs/ml浓度的细胞外囊泡2分钟快速比色检测，可通过肉眼或CCD读出，为低浓度生物颗粒快速传感提供了新方案。
2023-06-29 physics.optics
Funneling and Sculpting of Optical Waves Through Non-Magnetic Metasurfaces
Chapman University（查普曼大学）
研究如何通过非磁性超表面实现光波的漏斗效应和塑形，采用基于电磁厚自对偶超表面的非共振方法，满足自对偶条件实现阻抗匹配传播与无反射能量转移，为电磁能量路由和限制提供策略，有广泛潜在应用。
2026-07-08 physics.optics
Dynamic coherent perfect absorption in nonlinear metasurfaces
提出了一种基于非线性超颖表面的可调谐相干理想吸收体。非线性超颖表面由等离子体纳米天线耦合到具有大光学非线性的ε近零材料制成。通过控制输入光束的相对相位，实现了相干完全吸收。我们发现，非线性超颖表面的光学响应可以通过改变泵浦光的强度从完全吸收调谐到部分吸收。所提出的非线性超颖表面可用于设计光学可调谐热发射器、调制器和传感器。
2020-07-07 physics.optics
Design of Ultrathin Faraday Rotators based on All-dielectric Magneto-optical Metasurfaces at the Telecommunication Band
本研究提出基于全介质超表面QBIC模式增强磁光相互作用的设计策略，实现仅几百纳米厚、45°法拉第旋转且透光率达80%的超薄磁光法拉第旋转器。
2025-09-22 physics.optics
Ultrathin wave plates based on bi-resonant silicon Huygens' metasurfaces
支持电和磁共振的全介电惠更斯超颖表面是用于需要极高透射率和透射光相位的宽范围控制的组合的各种光学应用的有前途的平台。高效波片是这种应用的一个示例。结合高光谱选择性和强光能集中，这种相位板对于精确感测和高效率非线性光学是理想的。我们提出了一种新的方法来实现这样的超薄光学板：各向异性Fano谐振光学超颖表面（AFROM）采用光谱尖锐的电和相对宽带的磁共振的组合。通过合理选择复晶胞的几何参数，可以获得接近2π的相移覆盖范围。基于漏磁/电共振的本征值模拟的新方法使这种超颖表面的快速计算设计成为可能。
2017-12-28 physics.optics
Magneto-optical intensity effect in a transparent perforated all-dielectric metasurface with an anapole state
Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University) (MIPT)（莫斯科物理技术国立大学）；Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Russian Quantum Center (RQC) (International Center for Quantum Optics and Quantum Technologies)（俄罗斯量子中心）；Department of Condensed Matter Physics and Materials Science, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所凝聚态物理与材料科学系）；National Physical Laboratory（国家物理实验室）
研究基于GaMnAs的穿孔全介质超表面，利用Anapole态实现高透射率与磁光强度效应，透射调制较光滑薄膜增强5倍，为磁光器件提供新方案。
2026-09-01 physics.optics
Hyperpolarizability of plasmonic meta-atoms in metasurfaces
本文提出等效RLC电路模型估算等离子体元原子的一阶超极化率，经实验与计算验证，为非线性超表面设计提供简便工具。
2020-07-10 physics.optics
MetasurfaceViT: A generic AI model for metasurface inverse design
本文提出MetasurfaceViT，一种基于琼斯矩阵和物理信息数据增强的通用AI模型，通过预训练和微调实现超表面逆向设计，具有高精度和跨场景通用性。
2025-04-21 physics.optics
