Time-variant metasurfaces enable tunable spectral bands of negative extinction
Maxim R. Shcherbakov, Robert Lemasters, Zhiyuan Fan, Jia Song, Tianquan Lian, Hayk Harutyunyan, Gennady Shvets
我们证明了快速切换的高Q超颖表面使光谱区域的负消光。
We demonstrate that rapidly switched high-Q metasurfaces enable spectral regions of negative optical extinction.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Electroelastic metasurface with resonant piezoelectric shunts for tunable wavefront control
本研究提出了一种可调相位调制超颖表面，由周期性分布的压电片与谐振型分流电路组成。建立了全耦合机电模型，研究了超表面单元的传输特性，并通过数值和实验研究进行了验证。基于对超表面单元的分析，我们首先研究了具有单谐振分流器的电弹性超表面的性能，然后扩展了具有多谐振分流器的电弹性超表面的性能。通过调节并联电路中的电负载，我们利用所提出的超颖表面实现了A0模兰姆波在不同角度和不同焦点的波偏转和波聚焦。
Electromechanically Tunable Metasurface Transmission Waveplate at Terahertz Frequencies
光的动态偏振控制对于从增强成像到材料表征和识别的许多应用都是必不可少的。提出了一种由机电驱动的微悬臂梁阵列构成的可重构太赫兹超颖表面四分之一波片。我们的各向异性超颖表面使可调偏振转换悬臂梁驱动。具体地，基于电压的致动提供了对谐振频率的模式选择性控制，使得能够实时调谐透射光的偏振状态。偏振可调超颖表面已制作使用表面微加工和太赫兹时域光谱的特点。我们观察到一个230 GHz的悬臂梁驱动的谐振模式的频率偏移，足以调制从纯圆偏振到线偏振的传输波。我们的CMOS兼容可调谐四分之一波片丰富了太赫兹光学元件库，从而促进了太赫兹技术的实际应用。
Intelligent Metasurfaces with Continuously Tunable Local Surface Impedance for Multiple Reconfigurable Functions
如果电磁超颖表面能够执行多个可调功能，则它们可以被表征为智能的，其中期望的响应由计算机控制，影响每个超颖表面内含物的个体电磁特性。在本文中，我们提出了一个智能元表面的微波频率范围内的反射模式操作的例子。数值计算表明，在不改变超颖表面主体的情况下，我们可以实现可调谐的完美吸收和可调谐的反常反射。可调谐特性可以使用混合信号集成电路（IC）来实现，其可以独立地改变电阻和电抗，从而对复表面阻抗提供完全的局部控制。通过在薄的接地衬底上连接两个金属贴片来将IC嵌入单元格中，并且智能元表面的反射特性可以容易地由计算机控制。我们的智能超颖表面可以对未来的时空调制超颖表面和众多应用产生重大影响，例如光束转向，能量收集和通信。
A continuously tunable acoustic metasurface for transmitted wavefront manipulation
先前报道的声学超颖表面由固定通道组成，不可调谐以满足宽带要求和可变功能。为了克服这一局限性，我们提出了螺丝和螺母的可调谐性机制，并设计了一种类型的连续可调谐声学元表面的螺旋圆柱体的单元组件被拧成一个板。螺旋通道长度可以通过旋入深度连续调节;然后获得在独立像素处具有连续可调声相的元表面。不同分布的单位分量可以形成任意的超颖表面轮廓。我们还开发了一个近似的等效介质模型来预测单位组件的可调性。作为一个例子，我们提出了一个圆形的可调元表面的三维声聚焦不同的空气中的声源在一个宽的频率区域的设计细节。超颖表面的样品是由聚乳酸（PLA）塑料制造的，螺旋圆柱体是3D打印的。进行了声聚焦实验。结果表明，等效介质模型的计算结果、有限元模拟结果与实验结果吻合较好。
Tunable Extremely Asymmetric Acoustic Metasurfaces Made by Coupled Membrane Resonators
我们报告的实验演示的可调非对称声学超颖表面与极端的对比度，通过两个装饰膜谐振器（DMR）耦合通过一个密封的空气柱。超颖表面的正面与空气阻抗匹配，完全吸收，而背面是硬的，全反射。当利用适当的电极将合适的DC电压施加到背侧DMR时，超表面的背侧的表面阻抗可以从一个极端调谐到另一个极端，使得背侧变得与空气阻抗匹配并且完全吸收，而前侧变得完美反射。超颖表面还在两个频率附近表现出高透射对比度。在600 V电压下，反射调谐度在388 Hz处大于23 dB，透射调谐度在240 Hz和590 Hz处大于33 dB。我们进一步展示了单侧阻抗匹配的超颖表面，其工作频率为324.2 Hz至335 Hz，反射对比度超过31 dB。
Graphene-Based Tunable Metasurface for All-angle Perfect Absorption
受智能超颖表面的想法的启发，我们将展示一种基于石墨烯的可调吸收体，其中仅通过调整石墨烯的费米能级就可以实现对所有入射角的完美吸收。我们将未图案化的石墨烯片放置在蘑菇型高阻抗表面上，其谐振频率对于所有入射角都稳定。对于TM偏振，当将石墨烯的费米能级从0.18 eV调制到1 eV时，可以在相同频率下从垂直入射到掠入射实现完美吸收。
Tunable Perfect Anomalous Reflection in Metasurfaces with Capacitive Lumped Elements
我们证明了可调谐完美的异常反射与超颖表面纳入集总元件。每个元件的可调谐电容提供对局部表面电抗的连续控制，允许控制倏逝场分布并有效地使反射波前倾斜远离镜面方向。超颖表面的性能进行了评估TE和TM偏振和反射的第一和第二衍射阶。
Continuously Tunable Acoustic Metasurface with Rotatable Anisotropic Three-component Resonators
提出一种由可旋转各向异性三组分谐振器构成的连续可调声学超表面，利用偶极共振的偏振方向作为新自由度实现低频相位操控，并实现水下的宽角度宽带声聚焦。
Transfer Learning for Inverse Design of Tunable Graphene-Based Metasurfaces
针对传统电磁超表面功能单一的问题，提出采用迁移学习训练两个卷积神经网络，分别完成石墨烯基可调谐超表面的无源结构设计与调谐化学势预测，高效实现多功能可重构超表面逆向设计，为未来无线通信系统的可重构智能表面设计提供新方案。
Electrically Tunable Harmonics in Time-modulated Metasurfaces for Wavefront Engineering
超颖表面在时间上的调制，通过破坏互易性和产生高阶频率谐波，产生了几种奇异的时空散射现象。我们介绍了一种新的设计范例的时间调制超颖表面，提供电气可调工程所产生的频率谐波和他们出现的波前，通过控制调制的相位延迟。它表明，无论入射角和偏振的光获得无色散相移，在经历频率转换的时间调制超颖表面是线性成比例的调制相位延迟和所产生的频率谐波的阶数。到频率谐波的转换效率与调制相位延迟无关，并且仅取决于超表面元件的调制深度和谐振特性，最高效率出现在谐振附近，并且远离谐振状态而降低。该设计方法允许在宽范围的频率和入射角下，在所生成的频率谐波的波前中创建具有2π跨度的可调谐空间变化相位不连续性。具体而言，我们将这种方法应用于由石墨烯包裹的硅微线组成的太赫兹制度中的时间调制超颖表面。为此，我们使用一个准确和高效的半解析框架的基础上多极散射。我们证明了可调光束转向和所产生的频率谐波的聚焦的设计的实用程序。此外，我们严格验证了宽带和广角性能的超表面在操纵所产生的频率谐波。所提出的设计方法使一类新的高效率的可调谐超颖表面具有宽的角度和频率带宽，波前工程能力和多功能。
Recent Advances in Tunable Metasurfaces: Materials, Design and Applications
超表面是由平面超原子构成的超材料的二维形式，具有自由剪裁电磁波的奇异能力。在过去的十年中，可调超颖表面已经进入了纳米光子学领域的前沿，人们付出了巨大的努力来开发和集成各种活性材料到超颖表面中。因此，具有由各种外部刺激触发的多功能性的可调谐/可重构超颖表面已被成功展示，为光子应用的需求打开了动态操纵和控制EM波的新途径。在这篇综述中，我们首先简要介绍了可调超表面的发展在过去十年中的进展，并从活性材料的开发，设计方法和应用驱动的探索的角度突出的代表性工作。然后，我们详细介绍了有源调谐机制和相关的活性材料。接下来，我们将讨论理论上的最新成就以及机器学习（ML）辅助设计方法，以维持该领域的发展。在此基础上，总结和描述了可调元表面的典型应用领域。我们通过分析现有的挑战和提出我们对这个充满活力和快速发展的领域的未来方向和机遇的看法来结束这一审查。
Broadband Tunable Terahertz Polarization Converter based on Graphene-shaped Metasurfaces
本文提出了一种基于石墨烯超颖表面的宽带可调谐偏振转换器。这种偏振转换器工作在太赫兹（THz）频率区域，利用石墨烯特性的优势，具有可调谐的频率响应。在衬底顶部设计的石墨烯形状的周期性结构被用来将入射波偏振转换到THz频率中的灵活操作频带中的期望目标。在4.86 ~ 8.42THz的宽频带内（带宽分数为54%），偏振转换比大于0.85。所提出的偏振转换器对入射波的角度不敏感，直到40°。使用石墨烯提供了可调谐的频率响应，而不改变所设计结构的几何形状。
Reflected continuously tunable acoustic metasurface with rotatable space coiling-up structure
在本文中，我们提出了一个连续可调声学超表面组成的相同的各向异性谐振单元，每个单元包含一个刚性基座和一个可旋转的包含空间盘绕结构。超颖表面可以通过调节包裹体的旋转角度来控制反射相位。理论分析表明，夹杂物中的偶阶驻波模可以引起偏振相关相变。利用可旋转包体，设计了一种可调谐的声地毯隐身装置，该装置可在较宽的入射角范围内工作。当入射波来自不同方向时，可以通过排列夹杂的旋转角度来达到隐身效果。
Locally Enhanced Image Quality with Tunable Hybrid Metasurfaces
超材料表面代表了人工亚波长结构的新范例，因为它们有可能克服通常与大块超材料相关的许多挑战。制造非常薄的结构并动态改变其属性的能力使超表面成为工程先进电磁和光子元器件的特殊元光学平台。在这里，我们建议和实验证明一种新的可调元表面能够显着提高局部图像质量的磁共振成像（MRI）。我们提出了一种基于电磁耦合的电介质和金属元素的混合超颖表面的设计。我们演示了如何通过动态改变结构的有效介电常数来定制超表面本征模的光谱特性。通过最大化超表面本征模与MRI系统中的发射场和接收场之间的耦合，我们增强了设备灵敏度，从而大幅提高了图像质量。
MEMS-tunable dielectric metasurface lens
传统上通过改变多个光学元件之间的轴向距离来实现的变焦透镜在成像和光束扫描中具有广泛的应用。使用传统的大体积折射元件使得这些变焦透镜大、慢，并且限制了它们的可调谐性。超颖表面是一种新型的光刻衍射器件，能够实现具有精确设计的相位分布的薄而轻的光学元件。在这里，我们展示了基于微机电系统（MEMS）的可调超颖表面双峰，在一个超颖表面的1 μ m移动时，光功率的变化超过60屈光度（约4%），并且扫描频率可能达到几kHz。它们还可以与第三超颖表面集成，以制造具有大校正视场（~500 μ m或40度）和快速轴向扫描的紧凑型显微镜（~1 mm厚），用于3D成像。这为MEMS集成超颖表面作为可调和可重构光学平台铺平了道路。
Planar Metasurface Antenna with Tunable via Boundaries for Computational Imaging
超颖表面天线和计算成像的融合促进了不需要透镜、移相器或移动部件的微波成像系统的设计。该技术涉及生成适当设计的不同测量模式，以将场景信息编码为少量测量。我们提出了一种新的边界可调平行板波导基元表面天线的计算微波成像。所提出的天线利用两层通孔的可切换边界，以有效地改变由天线腔体支持的波导模式，从而在场景平面中产生多种测量模式。边界调谐方法的优越性超过频率分集的方法，为同一天线确认使用奇异值分解。使用耦合偶极子模型进行合成成像，这定量地证明了所提出的天线的有效性以及对噪声的鲁棒性下降到15 dB SNR。
Electro-Optically Tunable Universal Metasurfaces
几十年来，在纳米尺度上塑造光的流动一直是纳米光子学的一个巨大挑战。现在广泛认识到，超颖表面代表了能够通过适当配置亚波长天线元件来全面控制光的波前的芯片级纳米光子阵列技术。在这里，我们展示了一个通用的可重构元表面，即，理论上能够使用没有移动部件的紧凑、重量轻、电子控制的阵列在电信波长范围内提供不同的光学功能。通过电光控制的散射光的相位从相同的个人元表面元件，我们展示了一个单一的原型通用可编程元表面，能够使用一个单一的设备的动态光束转向和可重构的光聚焦。因此，具有可调谐光学天线阵列的可重构通用超颖表面可以通过散射光相位、振幅和偏振的可编程阵列级控制来执行任意光学功能，类似于电子学中的动态和可编程存储器。
Gate-tunable emission of exciton-plasmon polaritons in hybrid MoS2-gap-mode metasurfaces
二维光学纳米谐振器阵列（称为超颖表面）的设计进展目前正在实现各种各样的新型平面光学部件。该技术提供的对电磁场的显着控制可以进一步扩展到主动状态，以便实时操纵光特性。在这方面的贡献，我们耦合激子共振的原子薄二硫化钼单层与间隙表面等离子体（GSP）超颖表面，并证明选择性增强激子等离子体极化激元发射。我们进一步证明了可调发射通过控制界面上的电荷密度，通过在MOS结构的电门控。跨越两个非常活跃的研究领域，这种电可调发光超颖表面的演示能够在极端的亚波长维度上实时操纵光与物质的相互作用。
60-nm-span wavelength-tunable vortex fiber laser with intracavity plasmon metasurfaces
波长可调谐涡旋光纤激光器能够产生携带轨道角动量（OAM）的光束，在大容量光通信中具有重要的应用价值。然而，由于窄带宽和/或模式转换部件的插入损耗，传统涡旋光纤激光器的波长可调谐性受限于35 nm的范围。光学超颖表面除了是紧凑的平面部件之外，还可以在宽波长范围内以高效率灵活地操纵光。在这里，我们提出并证明了第一次，尽我们所知，超表面辅助涡旋光纤激光器，可以直接产生OAM光束与可变拓扑电荷。由于设计了宽带带隙表面等离子体超颖表面，结合腔内可调谐滤波器，该激光器可实现中心波长在1015 ~ 1075 nm范围内连续可调谐的OAM光束，几乎是以往报道的其他涡旋光纤激光器的两倍。超颖表面可以任意设计以满足激光器的低泵浦阈值或高斜率效率的要求。此外，腔-超颖表面配置可以被扩展以在不同波长区域中生成更高阶的OAM光束或更复杂的结构化光束，这极大地拓宽了开发低成本和高质量的结构化光束激光源的可能性。
Robust Q-tunable topological induced transparency in metasurface
在这项研究中，我们首先展示了，据我们所知，强大的和动态偏振控制的可调高Q PIT在设计的纳米结构超颖表面，其尖锐的谐振是由设计保证，并防止大的几何缺陷。基于动量匹配的倒易空间近场特性的显式分析和惠更斯原理激发的实空间点散射远场辐射特性的显式分析，从理论上深入研究了超颖表面平面波透射和反射光谱中的干涉共振物理。实验结果验证了理论预测。这种独特的偏振选择性和Q可调的PIT显示出对传统PIT系统中由无意的制造缺陷或几何不对称变化引起的性能下降的鲁棒特性，这为可重构和灵活的超颖表面的发展铺平了道路，此外，在鲁棒和多功能的纳米光子器件设计和应用中开辟了新的途径。
Tunable metasurface inverse design for 80% switching efficiencies and 144$^\circ$ angular steering
可调超颖表面已经证明了在包括传感、测距和成像在内的应用中显著增强功能的潜力。液晶（LC）具有快速的开关速度、低成本和成熟的技术发展，为电可调谐性提供了多功能平台。然而，迄今为止，电可调超颖表面通常使用物理直觉设计在单个操作状态下，而不控制交替状态，从而导致有限的切换效率（$<30\%$）和小角度转向（$<$ 25 $^\circ$）。在这里，我们使用大规模的计算“逆向设计”，发现高性能的设计，通过伴随的局部优化设计迭代在一个全球优化搜索。我们研究和解释这些设备的物理，这在很大程度上依赖于复杂的谐振器设计，以充分利用开关液晶电压引起的非常小的介电常数变化。最佳器件显示出范围从12 $^\circ$到144 $^\circ$的可调转向角和高于80%的开关效率，与当前技术水平相比，表现出6倍的角度改进和6倍的效率改进。
Tunable bilayer dielectric metasurface via stacking magnetic mirrors
功能可调性、环境适应性和易于制造是超颖表面中高度期望的特性。在这里，我们提供了一个由两个堆叠的相同电介质磁镜组成的可调双层超表面，它们由主导电偶极和其他磁多极激发，在界面附近表现出非局部电场增强和高反射。与通过两种不同功能的结构直接叠加实现的可调谐性不同，我们通过控制两个磁镜界面附近的层间耦合实现了高反射和高透射的可逆转换。当层间距较小时，磁镜效应增强了层间耦合。减小双层超颖表面的层间距导致更强的层间耦合和超原子的散射抑制，这导致高透射率。相反，增加间距导致层间耦合减弱和散射增强，从而导致高反射。双层超颖表面的高透射率具有良好的鲁棒性，这是由于具有层间耦合的元原子可以保持对相邻元原子运动和无序位置扰动的散射抑制。该工作为设计可调谐超颖表面提供了一种简单的方法（即堆叠磁镜），为高性能光开关在通信和传感领域的应用提供了新的思路。
MEMS-tunable dielectric metasurface lens using thin-film PZT for large displacements at low voltages
可调谐聚焦是广泛范围的光学成像和感测技术中的期望特性，但是倾向于需要不能集成在芯片上并且具有缓慢致动速度的庞大组件。最近，将超颖表面集成到静电MEMS架构中已经显示出克服这些挑战的潜力，但是在需要大电压的同时提供了有限的平面外位移范围。我们首次展示了一种由集成薄膜PZT MEMS驱动的可移动超表面透镜，它具有在低电压下提供大位移的优点。在23V的电压施加下，证明了超颖表面在7.2 μ m范围内的平面外位移。这大约是现有技术的超表面的平面外静电致动的电压的四分之一处的位移的两倍。利用这种可调谐性，我们证明了一个变焦透镜双在波长1.55 μ m的焦移的顺序为250 μ m。薄膜PZT MEMS超表面是一种很有前途的小型化变焦组件的平台。
Tunable bound states in the continuum through hybridization of 1D and 2D metasurfaces
本研究提出利用MEMS通过1D和2D超表面杂化产生并动态调控准BIC共振，实现超窄线宽和超60nm调谐范围，为可调谐滤波器和传感等应用提供新途径。
Acoustic Vortex Filter Based on Tunable Metasurfaces
本研究提出一种由上下层声学超表面构成的可调谐声学涡旋滤波器，通过旋转上层超表面调谐本征拓扑电荷，可选择性透过特定轨道角动量的涡旋波束，还可用于非对称声波传输，提升了声学轨道角动量的调控能力。
Fabrication of Ge2Sb2Te5 metasurfaces by direct laser writing technique
我们实验证明，利用激光直写技术在玻璃和蓝宝石衬底上制备的200 nm厚的Ge_2Sb_2Te_5薄膜上可调谐的高对比度周期性渔网超颖表面具有3 μ m的周期。我们发现，使用蓝宝石衬底提供了更好的准确性，由于高的导热性的超颖表面段。所证明的方法的优点在于它的简单性，快速性，鲁棒性，以及制造结构的调整能力。这对于创建用于电信和信息处理领域中的应用的鲁棒且可调的元表面至关重要。
Electrically tunable VO2-metal metasurface for mid-infrared switching, limiting, and nonlinear isolation
本研究提出一种电控金属-VO₂中红外超表面，通过金属焦耳加热实现调谐，可同时作为可调光开关、阈值可调光限幅器和工作范围可调非线性光隔离器，验证了多模式红外调控性能。
Tunable and broadband coherent perfect absorbers with nonlinear and amplification performance based on asymmetric bifacial graphene metasurfaces
提出了一种非对称双面石墨烯超颖表面，实现了太赫兹（THz）波段的可调谐宽带相干完全吸收（CPA）。所提出的设计是由两个不同的石墨烯方形贴片超颖表面堆叠在一个介电基板。非线性CPA性能，而不诉诸光学非线性和放大的基础上发生的波干涉现象沿和内部的亚波长结构。在单波照明的情况下，得到了两个方向的宽带非对称反射。该响应充当所呈现的可调谐和宽带非线性CPA性能以及对吸收的逆响应（即，当附加的输入波与相反传播的入射波相干地相互作用时，放大。该器件有望成为光调制器、传感器、光电探测器和全光小信号放大器等新型片上太赫兹通信器件的重要组成部分。
Electrically tunable plasmonic metasurface as a matrix of nanoantennas
本文提出一种由金纳米天线与MOS电容器构成的电可调等离激元超表面，实现约30度反射相位控制且无次级旁瓣，可用于光学相控阵。
Electrically Tunable Reflective Metasurfaces with Continuous and Full Phase Modulation for High-efficiency Wavefront Control at Visible Frequencies
全介质光学超颖表面可以在纳米尺度上局部控制光的振幅和相位，从而实现任意波前整形。然而，缺乏制造后的可调性限制了超颖表面在许多应用中的真正潜力。在这里，我们利用薄的液晶（LC）层作为可调谐介质周围的超颖表面，以实现在可见光频率的高反射的相位空间光调制器（SLM），表现出与相关的2pi相位控制和非耦合振幅的主动和连续的谐振调谐。动态波前整形是通过编程96个可单独寻址的电极与一个小的像素间距为1微米。通过减小的LC厚度来促进小像素尺寸，从而强烈抑制像素之间的串扰。该器件用于演示具有宽视场和高绝对衍射效率的动态光束转向。我们相信，我们的演示可以为实现下一代高分辨率SLM铺平道路，在动态全息，可调光学和光探测和测距（LiDAR）等方面具有广泛的应用。
Tunable mid-infrared hyperbolic van der Waals metasurfaces by strong plasmon-phonon polaritons coupling
基于vanderWaals（vdW）材料的双曲超曲面支持极端各向异性极化激元向纳米尺度光压缩和操纵方向的传播，因此在平面超透镜、纳米激光、量子光学和超灵敏红外光谱等方面具有巨大的应用潜力。二维六方氮化硼（h-BN）作为vdW超颖表面可以在单原子层水平上操纵双曲型极化激元的传播，具有比传统介质更高的场约束度和更低的损耗。然而，在h-BN中红外超颖表面中的双曲极化激元波的主动操纵仍然难以捉摸。在这里，我们提供了一个有效的策略，用于构建可调谐的中红外双曲vdW元表面（HMS）。它们由作为薄层h-BN和单层石墨烯条（iHBNG）的面内异质结构的元原子组成。h-BN声子和石墨烯等离子体激元的强耦合使得能够通过在没有频移的情况下定制石墨烯的化学势来实现光场的大的可调谐性，这涉及极化激元模式的拓扑跃迁、单向极化激元传播和局域态密度增强。iHBNG超颖表面的模拟视觉近场分布揭示了双曲极化激元传播的独特变换，区别于单个h-BN和石墨烯超颖表面。我们的研究结果提供了一个平台的光学纳米操纵新兴的片上极化激元器件。
Tunable Localization of Light Using Nested Invisible Metasurface Cavities
不可见腔是一种开放式谐振器件，它限制了局部场，而不会在器件体积之外产生任何散射。通过利用这种设备的无散射特性，可以嵌套两个不可见的腔，因为外部腔不会注意到内部腔的存在，而不管它们的相对位置如何。结果，内腔的位置成为容易地控制腔内局部化的场及其品质因数的手段。在本文中，我们讨论了嵌套不可见腔作为一种简单的方法，以获得更强的局域场和高的可调谐品质因数的性质。此外，我们表明，在光学，这些腔可以实现使用基于纳米盘的电介质超颖表面附近的电共振操作。
Active spintronic-metasurface terahertz emitters with tunable chirality
本文提出一种超表面图案化磁性多层异质结构的新型激光驱动太赫兹发射器，结合自旋电子与超表面优势，实现宽带太赫兹波的可调手性产生与矢量操控。
Tunable quantum two-photon interference with reconfigurable metasurfaces using phase-change materials
相变材料在两个稳定相之间可逆且快速切换的能力已经驱动它们在许多应用中的使用，例如数据存储和光调制器。将这种材料嵌入超颖表面使得能够实现控制光场的新方法。在这篇文章中，我们提出了一种新型的可切换超颖表面的设计，使非经典双光子量子干涉的控制。这些结构不需要静态功耗，在室温下工作，并且具有高开关速度。对于本文中提出的第一个自适应超颖表面，预测从-97.7%（反聚结）到75.48%（聚结）的可调谐非经典双光子干涉。对于第二种自适应几何结构，在热驱动的晶体学相变时，量子干涉从-59.42%（抗聚结）切换到86.09%（聚结）。紧凑和快速可控的量子器件的发展为全新的量子应用开辟了有前途的道路，以及改进自由空间量子逻辑门、线性光学钟实验和量子相位估计系统的可能性。
All-dielectric high-Q dynamically tunable transmissive metasurfaces
本文提出一种全介电高Q值低损耗主动超表面，通过非晶硅柱谐振器与晶体硅衬底间距设计实现透射共振峰，并利用热光效应在近红外波段实现低至7.3 μs的动态光束切换与转向。
The Potential of Combining Thermal Scanning Probes and Phase-Change Materials for Tunable Metasurfaces
超表面允许光波前的振幅、相位和偏振的时空变化。超颖表面的主动可调谐性的实现保证了能够重构波前成形的紧凑的平坦光学器件。相变材料（PCM），例如碲化锗或碲化锗锑，是由于其在结构转变时的大折射率变化而使得能够实现可重构超颖表面的突出材料类别。然而，通常采用的PCM的激光诱导切换限制了可实现的特征尺寸，从而限制了器件的小型化。在这里，我们提出了热扫描探针诱导的碲化锗局部开关，以实现特征尺寸远低于衍射限制光学开关可实现的近红外元表面。我们的设计是基于一个平面的多层堆叠，并不需要制造突出的介质或金属谐振器，通常应用在文献中。相反，我们数值模拟表明，宽带调谐的完美吸收可以实现本地化和控制尖端诱导结晶的PCM层。超颖表面的光谱响应解释使用简单的谐振模式分析和数值模拟。为了便于实验实现，我们提供了一个详细的理论描述的尖端诱导结晶采用多物理场模拟，以证明制造紧凑的可重构超颖表面的巨大潜力。我们的概念允许可调谐的完美吸收，不仅可以应用于热成像或传感，而且可以用于空间频率滤波。
Tunable edge and depth sensing via phase-change nonlocal metasurfaces
针对单光学元件同时实现景深扩展与边缘增强的难题，提出集成Sb₂S₃的波长可调非局域惠更斯超构表面，单次曝光可同时提取深度与边缘特征，共振波长可调范围达100 nm，为相关成像应用提供紧凑新方案。
Highly efficient, tunable, electro-optic metasurfaces based on quasi-bound states in the continuum
本研究提出基于连续谱中准束缚态的高效反射式电光超表面，实现通信波段95%调制深度，演示电可调相衬成像，为高速时空光调控等应用提供支撑。
Multi-channel electrically tunable varifocal metalens with compact multilayer polarization-dependent metasurfaces and liquid crystals
本文提出并验证一种由三个偏振复用双焦超透镜与三个LC盒级联构成的八通道电调谐变焦超透镜，可在3.6–9.6 mm间切换焦距且结构紧凑、可扩展。
Polarization-Controlled Coherent Phonon Generation in Acousto-Plasmonic Metasurfaces
纳米级（GHz-THz频率）的声振动及其与电子，光子和其他激发的相互作用是物理学中新兴领域的核心：纳米声学。设计频率可调、易于集成到复杂系统中的双频声-声子换能器仍然是声纳米镜和声子激光器发展中的一个开放和具有挑战性的问题。在这里，我们展示了如何优化的等离子体超颖表面可以作为一个高频声子换能器。我们报告了由金纳米结构阵列组成的超颖表面中的泵浦-探测实验，揭示了这种阵列可以作为高效且可调谐的光子-声子换能器，对激发速率和激光偏振具有很强的光谱依赖性。我们期望我们的工作是基于等离子体纳米结构的声子超表面工程的起点。
Ultrathin Broadband Metasurface Superabsorbers from a van der Waals Semimetal
在可见光和近红外（NIR）中工作的超材料和超表面为下一代用于太阳能收集的光电探测器和器件提供了一条有前途的路线。虽然已经证明了许多使用金属和半导体的超材料和超表面，但在可见-NIR范围内的基于半金属的超表面明显缺失。在这里，我们实验证明了宽带超颖表面超吸收剂的基础上大面积，半金属，范德华PtSe 2薄膜与电磁模拟。我们的研究结果表明，PtSe 2是一种可扩展的半金属，同时具有高指数和高消光在整个可见-近红外范围。因此，由电介质间隔物分隔的反射器上的薄膜PtSe 2可以在400-900 nm范围内吸收> 85%的未图案化情况和~ 97%的优化的2D超颖表面，使其成为迄今为止最强和最薄的宽带完美吸收体之一。我们的研究结果提出了一个可扩展的方法，光电探测和太阳能收获，展示了实际效用的高指数，高消光半金属纳米光学。
Enhanced Infrared Emission by Thermally Switching the Excitation of Magnetic Polariton with Scalable Microstructured VO2 Metasurfaces
动态辐射冷却由于其对环境变化的适应性和比静态辐射冷却更节能的承诺而引起了人们越来越多的关注。在这里，我们展示了增强的红外发射，通过热开关的激发磁极化激元与微结构的二氧化钒（VO 2）超颖表面通过可扩展的和无蚀刻的工艺制造。温度依赖的红外光谱清楚地表明，制造的可调超颖表面的光谱发射率从2到6微米的波长显着增强时，加热超过其相变温度，其中的磁极化激元与金属VO 2激发。可调谐发射光谱也被证明是不敏感的入射角和偏振角，这样的VO 2超颖表面可以被视为一个漫反射红外发射器。数值光学模拟和解析电感-电容模型阐明了绝缘或金属VO 2在相变时对磁极化激元的抑制或激发。通过热真空测试，实验证明了可调VO 2超颖表面增强热发射的效果。对于相同的加热功率为0.2 W，稳态温度的可调VO 2超颖表面发射体后，相变被发现是20摄氏度低于参考V2 O 5发射体的静态光谱发射率几乎是相同的VO 2超颖表面之前，相变。发现可调超颖表面发射器的辐射热导率在较高温度下为3.96 W/m2 K，金属VO 2为0.68 W/m2 K，在较低温度下为绝缘VO 2，清楚地表明辐射热耗散几乎增强了六倍。
Tunable Asymmetric Acoustic Absorption in Ventilated Metasurfaces
本文提出一种可调高效非对称通风声学系统，通过异质谐振器实现强非对称性，达到99%吸收和98%反射，并通过旋转实现声学开关功能。
A Reconfigurable Intelligent Surface at mmWave based on a binary phase tunable metasurface
最初在2010年初引入，通过可重构智能表面（RIS）控制电磁波的反射的智能环境的想法近年来在为未来6G做准备方面引起了广泛关注。由于可重新配置的智能表面不是基于增加源的数量，它们确实可以为更绿色和潜在的无限无线通信铺平道路。在本文中，我们设计，建模和实验证明毫米波可重构智能表面的基础上，电子可调元表面与二进制相位调制。我们首先研究数值的超颖表面的单元格，基于PIN二极管，并获得良好的相移和回波损耗的两个极化，在很宽的频率范围内约28.5 GHz。然后，我们制造和表征的单位细胞，并验证其性能，然后制造整个10厘米× 10厘米的可重构智能表面。我们提出了一个分析描述的使用，可以做的二进制相位RIS，无论是在近场（反射阵列配置）和在远场（接入点扩展器）。最后，我们通过实验验证了所设计的RIS的工作原理，在近场和远场配置的毫米波波束形成实验室实验。我们的实验结果表明，我们的二进制相位RIS控制毫米波在任何一种情况下，这在我们的设计中使用的PIN二极管消耗的能量的唯一成本的高效率。
Broadband Tunable Deep-UV Emission from AI-Optimized Nonlinear Metasurface Architectures
针对非线性超表面优化设计算力不足的问题，提出融合CNN与LSTM的AI工具NanoPhotoNet-NL，将设计速度提升四个数量级，实现了200-260nm宽带可调深紫外发射，推动非线性光学纳米器件发展。
Tunable transmissive metasurface based on thin-film lithium niobate
本研究提出一种基于薄膜铌酸锂和透明导电氧化物超光栅的可调谐透射式超表面，通过电光调谐实现近红外导模共振位移和调制，适用于紧凑型空间光调制器。
Phase-only transmissive spatial light modulator based on tunable dielectric metasurface
快速发展的增强现实（AR）和3D全息显示技术需要具有高分辨率和视角的空间光调制器（SLM）来满足日益增长的客户需求。目前可用的SLM以及它们的性能受限于它们几微米量级的大像素尺寸。由于减少与液晶（LC）单元厚度相关联的像素间串扰的持续挑战，进一步的像素尺寸小型化已经停滞，所述液晶单元厚度必须足够大以累积所需的2π相位差。在这里，我们提出了一个概念的可调介电超颖表面调制的液晶环境，它可以提供突然的相位变化和解耦的相位积累从液晶盒的厚度，最终使像素尺寸的小型化。我们提出了一种基于超颖表面的SLM器件，该器件被配置为以>35%的效率和11°的大光束偏转角产生主动光束转向，LC单元厚度仅为1.5 μm，比传统器件小得多。我们实现了1.14 μm的像素尺寸，对应于877 lp/mm的图像分辨率，这是目前可用的商业SLM器件的30倍。基于超表面的SLM的高分辨率和视角为下一代近眼AR和3D全息显示技术开辟了新的道路。
Dynamic hybrid metasurfaces
同时利用纯金属和全电介质纳米天线的潜力的高效混合等离子体-光子超颖表面被确定为平面光学中的新兴技术。然而，制造后可调混合超颖表面仍然是难以捉摸的。在这里，我们提出了一个可重构的混合超颖表面平台，通过将相变材料Ge $_{2}$ Sb $_{2}$ Te $_{5}$（GST）纳入金属介电亚原子的光的性质的主动和非易失性调谐。我们系统地设计了一个降维的元原子，它通过GST光学常数的动态变化选择性地控制元表面的基本混合等离子体-光子共振，而不影响散射效率。作为一个概念验证，我们实验证明了小型化的可调超颖表面，控制入射光的振幅和相位所需的高对比度光学开关和异常镜面光束偏转，分别。最后，我们利用一种基于深度学习的方法来呈现一个直观的低维可视化，通过添加GST来增强响应重构的范围。我们的研究结果进一步证实了动态可调混合超颖表面作为开发小足迹能量收集，成像和光学信号处理设备的有前途的候选人。
Engineered Dual BIC Resonances in Hybrid Metasurfaces for Controlled Photoluminescence Amplification
本文提出由a-Si与Sb2S3构成、支持双BIC的混合超表面，通过尺寸调制和PCM相变实现nc-Si量子点PL的15倍放大及105 nm与24 nm范围调谐，并设计高Q超透镜。
The Software-Defined Metasurfaces Concept and Electromagnetic Aspects
我们提出的概念和电磁方面的HyperSurFaces（HSFs），人工，软件控制的电磁特性的超曲面结构。HSF的关键单元是超表面，一个具有设计的亚波长特征的平面，其电磁响应可以通过电压控制的连续可调谐电气元件进行调谐，这些元件提供表面阻抗的局部控制和高级功能，例如可调谐的完美吸收或波前操纵。控制器的纳米网络使软件定义的HSF控制与新兴的物联网范例相关。
Uncorrelated Configurations and Field Uniformity in Reverberation Chambers Stirred by Tunable Metasurfaces
混响室目前用于测试电磁兼容性以及表征天线效率、无线设备和MIMO系统。相关的测量是基于统计平均值及其波动。我们介绍了一个非常有效的模式搅拌过程的基础上电子可重构元表面（ERMs）。通过局部地改变场边界条件，ERMs允许即使在小混响室内也产生大量不相关的场实现。我们充分实验确定这些不相关的实现通过传输的自相关函数的搅拌过程的特征。IEC标准的均匀性标准参数$σ_{dB}$也进行了研究，并揭示了这种搅拌的性能。两个提出的数量上的短路径的效果被确定。我们比较了实验结果的均匀性准则参数与相应的模型的基础上随机矩阵理论，并找到一个很好的协议，其中唯一的参数，模态重叠，提取的品质因数。
Wavefront Shaping with a Tunable Metasurface: Creating Coldspots and Coherent Perfect Absorption at Arbitrary Frequencies
现代电子系统在复杂的电磁环境中工作，必须处理噪声和不必要的耦合。隔离或拒绝不需要的信号以减轻漏洞的能力在任何实际应用中都是至关重要的。在这项工作中，我们描述了使用一个二进制的可编程元表面（i）控制电磁腔内部传播的波的空间自由度，并证明了在选定的端口之间的传输系数中创建零点的能力;和（ii）创建相干完美吸收的条件。这两个目标都是在任意频率下执行的。在第一种情况下，提出了一种新颖有效的优化算法，该算法选择性地在单个频带上或同时在多个频带上生成冷点。我们表明，该算法是成功的多输入端口配置和不同的优化带宽。在第二种情况下，我们建立了如何使用这种技术来建立一个多端口相干完美的吸收腔的状态。
Programmable anisotropic digital metasurface for independent manipulation of dual-polarized THz waves based on voltage-controlled phase transition of VO2 microwires
与由外部刺激控制的可调材料结合的可编程超颖表面可以在实时动态波操纵中提供前所未有的自由度。在各向同性可重构超表面的范围之外，仅支持对具有特定单偏振的激发的独特可调谐响应，在这里，首次报道了新一代超快可重新编程的多功能各向异性超表面，以使两个正交线性偏振THz波前激发能够独立地互换任务。通过精心设计的由两个垂直的VO2微丝组成的元粒子，其操作状态可以在两个独立的数字状态0和1之间任意动态地调节，以确保所提出的各向异性元器件的可重构性，对于双极化通道，仅通过两个独立的计算机编程的多通道DC网络改变偏置电压。利用这种超粒子设计，通过分别用不同的抛物线和螺旋-抛物线类编码序列编码超表面，令人满意地生成具有可互换OAM模式的单/多聚焦THz光束到预定焦斑和单/多聚焦涡旋光束。除了控制近场行为之外，所提出的各向异性超颖表面的多功能性和灵活性还可以提供一个鼓舞人心的平台来操纵每个期望的偏振通道中的远场散射图案。各向异性元器件在实现对不同偏振电磁波的通用可调谐控制方面带来了新的自由度，这将显著提高存储密度和数据容量，并且具有用于复杂波操纵（诸如超快THz通信和动态全息术）的潜力。
Optical phased arrays for LIDAR: beam steering via tunable plasmonic metasurfaces
控制由元件发射的光的相位和振幅（即，像素）对于实现用于LIDAR应用的动态光束转向是至关重要的。在本文中，我们提出了一种由薄氧化物层覆盖的金属纳米天线和导电氧化物组成的等离子体像素，例如，ITO，用于反射阵列超颖表面。通过考虑通过金属连接器的纳米天线的电压偏置，并利用在积累和耗尽区的金属氧化物半导体电容器中的载流子折射效应，我们的模拟预测在$>330^{\circ}$范围内的反射系数相位的控制具有几乎恒定的幅度。我们讨论了光学响应的物理机制，连接器的效果，并提出了策略，以最大限度地提高反射系数的大小，并实现双波段操作。通过3D-FDTD模拟证明了我们的等离子体像素设计在LIDAR中用于光束转向的适用性。
Wavelength Control of Perovskite Metasurface Lasing via Electrical Microheaters
本文通过在钙钛矿超表面下嵌入电微加热器，实现了13 ms内763 nm与783 nm的可逆激光波长切换，为电可调光源提供了紧凑平台。
Electro-optically Modulated Nonlinear Metasurfaces
本研究提出利用电光效应电调制铌酸锂超表面二次谐波产生的新方法，通过制备纳米孔阵列超表面并施加电场实现折射率改变与SHG强度调制，为相关非线性光学领域发展提供参考。
Electro-Optical Switching in a Nonlinear Metasurface
本文展示了一种结合电学和光学切换的高可调谐非线性超表面器件，通过电可调混合石墨烯-金等离激元将中红外脉冲转换为可见光，实现了比纯石墨烯强3.5倍的电学调制和太赫兹速率的全光切换，为超快信号处理等新应用开辟了道路。
Dynamically Tunable Membrane Metasurfaces for Infrared Spectroscopy
本文提出一种可动态调节的硅膜元表面，用于实现高Q值的透射共振，通过热光效应实现EIT模式连续调制，实现非接触化学分析和分子振动强耦合。
A multi-functional reconfigurable metasurface: Electromagnetic design accounting for fabrication aspects
在本文中，我们提出了理论上的考虑和设计演变的概念验证的可重构超颖表面，主要用作可调谐微波吸收器，但也作为一个波前操纵和偏振转换装置的反射。我们概述了设计的演变和所有考虑因素，从选择的补丁形状，单元格的大小，和基板，实现所需的可调谐性的结构的拓扑结构。所提出的设计符合制造限制，并且被共同设计为与集成电路芯片一起工作，用于使用商业上可获得的半导体工艺向超表面提供可调谐的复杂负载。所提出的结构可以通过适当地偏置集成电路来执行多个可调谐功能：对于两种线性偏振状态的宽范围入射角的完美吸收，适应5 GHz附近的光谱范围，还具有波前控制的潜力，例如通过异常反射和偏振转换。最终的愿景是这样一个设计是可扩展的和可部署的，作为一个实际的超表面，即，一种智能多功能超颖表面，能够同时实现可重新配置的功能：吸收、光束转向、偏振转换、波前整形、全息术和传感。
Device Platform for Electrically Reconfigurable Dielectric Metasurfaces
实现电可调谐相控阵光学天线表面一直是超颖表面领域的主要挑战。在这封信中，我们展示了一个设备平台，通过自由载流子注入实现可重构控制的亚波长光学天线的谐振波长。我们的工程师和生长，使用分子束外延，异质结构的In 1-xAlxAs/InAs/AlyGa 1-ySb层的设计，以实现大的振幅和相位调制的光通过最大化的折射率变化的区域中的共振场增强的p-i-n层生长在重掺杂的n-InAs层，形成反射基板，以限制米氏共振的纳米线内的指数可调层。我们概述了制造过程中开发的四步投影光刻工艺和自对准垂直干法刻蚀形成这样的可调超颖表面元件。我们通过实验证明了电可重构光学天线元件的操作，其中谐振波长蓝移仅在载流子注入期间由200 nm。我们外推实验测得的InAs折射率的变化，以表明我们可以实现近π相移的超颖表面阵列。这种固态器件平台使我们能够独立地接触每个谐振元件，以形成真正可重构的傅立叶光学元件，并有望在亚波长尺度上任意控制电磁波阵面。
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