Metalenses with polarization-independent adaptive nano-antennas
近年来，Metalens研究取得了重大进展。这些进展依赖于将元原子排列成规则阵列的简单设计原理，以创建任意相位和偏振分布。不幸的是，等间距的超原子的概念达到了其极限的偏转效率降低的高偏转角。使用具有多个元件的纳米天线可以提高效率，但是它们的偏振敏感性阻碍了它们在超透镜中的应用。在这里，我们表明，通过设计偏振不敏感的二聚体纳米天线，并放弃等间距的单位单元的原则，偏振无关的numerical数值孔径（NA=1.48）油浸操作的效率为43%，可以证明。这代表了在可见光波长下对其他偏振无关设计的显著改进。我们还使用这种单层超透镜来代替传统的物镜，并演示了在532 nm的工作波长下，周期为300 nm的光栅的共焦扫描显微成像。总的来说，我们的结果实验证明了一种新的设计概念，进一步提高超透镜的性能。
2022-03-24 physics.app-ph physics.optics
Scalable manufacturing of polarization-insensitive metalenses with high-uniform focal arrays in the visible
本文提出利用压印树脂与ALD沉积TiO2形成混合超原子以提高有效折射率，并结合梯度下降优化策略实现可见光波段偏振不敏感、无串扰的高均匀多焦点超透镜的可扩展制造。
2025-03-12 physics.app-ph physics.optics
Deep-learning-driven end-to-end metalens imaging
针对宽带超透镜在色差、角像差和效率上的限制，提出基于深度学习的图像恢复框架，实现10毫米量产超透镜的端到端无像差全彩成像。
2024-05-10 eess.IV physics.optics
Large-area multiwavelength and polarization-insensitive metalenses via multilayer Huygens metasurfaces
针对近红外多波长、厘米级超透镜的群延迟难题，本文提出多层 Huygens 超表面与逆向形状优化设计，实现偏振不敏感、高效率、近衍射极限聚焦且可大面积制造组装。
2024-10-26 physics.app-ph physics.optics
Polarization-based Metalenses with High Numerical Aperture and Focusing Efficiency Utilizing Silicon-rich Nitride
本文研究利用富硅氮化物（SRN）设计高数值孔径超透镜，通过优化pitch尺寸提升聚焦效率，设计出NA为0.9、效率75%和NA为0.99、效率42%的两款超透镜，展示了SRN在高效平面光子器件中的应用潜力。
2024-03-29 physics.app-ph physics.optics
Bandwidth bounds for wide-field-of-view dispersion-engineered achromatic metalenses
具有宽视场（FOV）的光学系统对于诸如高性能成像、光学投影、增强/虚拟现实和小型化医学成像工具等许多应用至关重要。通常，具有宽FOV的无像差成像通过堆叠多个折射透镜（如在“鱼眼”透镜中）来实现，从而增加光学系统的尺寸和重量。被设计为具有宽FOV的单超透镜具有替代这些庞大成像系统的潜力，并且此外，它们可以被色散设计用于光谱宽带操作。在本文中，我们推导出色散工程宽视场消色差超透镜的光谱带宽的基本限制。我们表明，对于具有相对较大数值孔径（NA）的超透镜，最大可实现带宽和视场之间存在权衡;然而，有趣的是，带宽减少在超出特定视场时饱和，该视场取决于超透镜的NA。这些发现可能为未来宽视场消色差平板透镜的设计提供重要的信息和见解。
2022-04-19 physics.optics
Broadband Polarization-Independent Achromatic Metalenses with Unintuitively-Designed Random-Shaped Meta-Atoms
超表面透镜（Metasurface lenses），即超透镜（metalenses），是能够操纵入射光的性质并向输出赋予透镜状波前的非平面纳米结构。虽然它们在未来的光学小型化方面表现出了很好的潜力，但由于其衍射性质而继承的色差困扰着它们在许多实际应用中。目前用于创建消色差超透镜的解决方案通常需要搜索大量的超原子以找到不仅满足相位而且满足相位色散要求的设计，这导致密集的设计工作。此外，大多数设计都是基于设计者的直觉和经验驱动的规则形状的天线，因此只能覆盖有限的设计空间。在这里，我们提出了一种逆设计方法，有效地产生元原子与宽带消色差超透镜所需的不直观的几何形状。我们限制生成的形状，以保持四重反射对称，使所得的超透镜是偏振不敏感的。此外，通过我们的方法生成的亚原子具有继承性的圆形边缘和角落，这使得它们对纳米制造友好。我们的实验表征表明，我们的超透镜在近红外区465 nm的宽带宽范围内表现出优异的性能。我们的方法提供了一种快速有效的方法来设计高性能的消色差超透镜，并为其他超光子器件的非直观设计提供了新的见解。
2021-03-19 physics.optics
Compact optical polarization-insensitive zoom metalens-doublet
与普通折射透镜相比，基于超表面的透镜（超透镜）提供了特定的概念优势。例如，可以通过改变两个超透镜之间的相对角度同时固定它们的距离来调整超透镜双合透镜的焦距，从而产生非常紧凑的变焦镜头。提出了一种改进的基于硅纳米柱的偏振不敏感设计。该设计在1550 nm波长下实现并通过实验表征。通过以10度的步长改变超透镜之间的相对角度，证明了从-54 mm到-+3 mm到+54 mm的双合透镜焦距的调谐。这导致成像系统的变焦因子在1和18之间变化。对于正焦距，双合透镜的聚焦效率最小为34%，最大为83%。实验和理论符合得很好。
2020-01-30 physics.app-ph physics.optics
Focusing on Bandwidth: Achromatic Metalens Limits
超透镜在其作为用于聚焦和成像的超紧凑光学系统的能力方面显示出巨大的前景。值得注意的是，最近已经证明了几种设计，它们可以在很大的频率范围内工作，并具有最小的色差，这可能为双消色差光学铺平道路。在这里，我们得出适用于宽带光学超透镜的基本带宽限制，无论其实现。具体来说，我们讨论如何实现的时间延迟和带宽之间的产品是有限的，在任何时不变的系统，我们应用此产品的一个通用的聚焦系统的既定界限。然后，我们表明，迄今为止设计的所有超透镜遵守适当的带宽限制。导出的物理边界提供了一个有用的度量来比较和评估不同设备的性能，并提供了如何设计更好的宽带超透镜的基本见解。
2020-01-29 physics.optics
Visible metalenses with high focusing efficiency fabricated using nanoimprint lithography
本文提出掩模模板纳米压印工艺制造可见光金属透镜，实现与电子束光刻相当的聚焦效率，为低成本大规模生产提供可行方案。
2023-12-21 physics.app-ph physics.optics
Nature Inspired Design Methodology for a Wide Field of View Achromatic Metalens
受人类视觉系统启发，提出一种同时具备宽视场和消色差特性的超构透镜综合设计方法，通过优化光阑位置和校正横向色差，有效提升了近红外波段的宽带成像性能。
2025-02-03 physics.optics
Engineering of Dual Wavelength, Polarization Selective Metalenses in Silicon Carbide
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems, University of Technology Sydney（悉尼大学变革性超光学系统卓越中心）；Australian Research Council Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems, Department of Electronic Materials Engineering, Research School of Physics, The Australian National University（澳大利亚国立大学电子材料工程系物理研究学院变革性超光学系统卓越中心）
本研究制备了可同时工作于860 nm和1240 nm的SiC单片超透镜，实现了光收集与偏振操控，可用于两种缺陷的同时光探测磁共振，为集成SiC光子器件提供紧凑光学接口。
2026-08-19 physics.optics quant-ph
Imaging through nonlinear metalens using second harmonic generation
光在超颖表面处的突然相变在波操纵中提供了高灵活性，而不需要通过色散材料积累传播相位。在线性光学领域，超表面的一个重要应用领域是通过平面超透镜成像，与传统的光学微透镜系统相比，这使得器件小型化和像差校正成为可能。随着将非线性响应纳入被动超颖表面，超透镜的光学功能有望进一步丰富，从而带来全新的应用领域。在这里，我们展示了成像与非线性超透镜，结合了一个平面透镜的功能，同时频率转换。利用这种非线性超透镜，我们在实验上演示了近红外线对物体的成像，而图像出现在可见光频率范围的二次谐波信号中。此外，这些非线性超透镜的功能可以通过切换圆偏振基波的旋向性来修改，从而导致真实或虚拟的非线性图像形成。非线性超透镜不仅能够通过可见光探测器实现红外线成像，而且能够通过超表面器件调制非线性光学响应，而基波不受影响，这为新型光电子器件提供了非线性信息处理的能力。
2020-04-14 physics.optics
High-fidelity achromatic metalens imaging via deep neural network
提出一种基于深度学习的单超构透镜成像系统，通过计算重建红绿蓝通道消除色差并提升分辨率，无需复杂工程即可实现高保真消色差成像。
2023-08-01 physics.optics
Ultra-Broadband Dispersion-Manipulated Dielectric Metalenses by Nonlinear Dispersive Phase Compensation
色散将复光分解成不同空间位置处的单色分量，其需要在成像中被消除但在光谱检测中被利用。超颖表面提供了一种独特的路径，仅通过调整结构参数来调制色散，而不改变折射元件所需的材料。然而，常见的线性相位补偿不符合超宽带或多频带成像所期望的在较宽波长带中的元单元限制色散调制的色散特性。在这里，我们提出了一种非线性色散相位补偿方法来设计偏振不敏感的消色差超透镜从400 nm到1000 nm的单层高纵横比纳米结构。该波段与典型CMOS传感器的响应光谱相匹配，适用于可见光和近红外成像应用，无需额外更换镜头。此外，该方法在实现任意色散调制的能力被证明为应用程序，如色谱成像和光谱检测。
2021-12-28 physics.app-ph physics.optics
EigenCWD: a spatially-varying deconvolution algorithm for single metalens imaging
本文提出EigenCWD算法，利用特征值按列分解高效建模空间变化点扩散函数，解决单片超透镜成像中传统方法无法校正的大视场空间变化像差问题，性能优于维纳滤波。
2025-02-06 physics.comp-ph physics.optics
Ultrathin van der Waals metalenses
超薄和平面光学透镜对于现代光学成像、光谱学和能量收集是必不可少的。包括纳米级准周期谐振器阵列的介电超表面对于这样的应用是有希望的，因为它们可以以亚波长分辨率定制光的相位、振幅和偏振，从而实现多功能光学元件。然而，为了实现2π相位覆盖，大多数电介质超透镜需要与波长相当的厚度，需要制造高纵横比散射元件。在这里，我们报告了由范德华（vdW）材料制成的介电超透镜，利用其高折射率和不完全相位设计方法，实现了器件厚度低至~λ/10，在红外和可见波长下工作。近年来，由于其有利的光电性能，这些材料引起了人们的强烈兴趣。使用vdW超透镜，我们证明了近衍射极限的聚焦和成像，并利用其分层的性质，将制造的超透镜转移到柔性衬底上，以显示应变诱导的可调聚焦。我们的工作使进一步缩小光学元件和机会的超表面光学集成在超微型光电系统。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
A single-layer panoramic metalens with > 170° diffraction-limited field of view
广角光学功能对于实现先进的成像和图像投影设备至关重要。传统上，广角操作是通过多个光学元件的复杂组装来实现的。纳米光子学的最新进展已经导致了超表面透镜或超透镜，这是一类新的超薄平面透镜，其利用亚波长纳米天线来获得对光的相位、振幅和/或偏振的完全控制。在这里，我们提出了一种新的超透镜设计，能够在前所未有的> 170度角视场（FOV）上执行衍射限制聚焦和成像。该透镜单片集成在一片平坦基板上，并且仅涉及单层超颖表面，该超颖表面校正三阶赛德尔像差，包括彗差、像散和场曲。超透镜还具有平面焦平面，这使得成像和投影应用的系统架构大大简化。我们使用惠更斯超原子在5.2微米波长下工作来制造超透镜，并在实验上证明了在整个FOV上的无像差聚焦和成像。设计概念是通用的，可以很容易地适应不同的元原子几何形状和波长范围，以满足不同的应用需求。
2019-09-19 physics.app-ph physics.optics
Universal ray method for aberration calculation of spectral and polarization selective optical diffraction systems
本文研究了光谱和偏振选择光学系统特性的研究方法，以精确分析非经典衍射光栅的特性：非球面、变光栅阶距、变线形等。用所提出的方法和算法计算了Seya-Namioka衍射单色仪的精确光谱图像和仪器函数。该方法的另一个优点是其适用于光谱偏振仪模式分析。
2014-12-17 physics.optics
Dual-layer large-numerical-aperture metalenses with rotational zoom capability
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
提出一种基于完整无像差相位函数的双层旋转超透镜设计，通过互补相位分布与旋转实现3:1连续变焦，最大数值孔径0.83，实验验证焦距调谐与近衍射极限聚焦。
2026-09-22 physics.optics
Single-layer silicon metalens for broadband achromatic focusing and wide field of view
本文提出基于二次相位与色散工程、仅用传播相位的单层硅超透镜，在近红外实现86°宽视场、低色差和更高聚焦效率。
2025-07-22 physics.optics
Simultaneous achromatic and varifocal imaging with quartic metasurfaces in the visible
成像系统的两个关键指标是其放大率和光学带宽。虽然高质量的成像系统今天通过光学变焦实现了跨越整个可见光谱的带宽和放大率的大变化，但这些通常需要具有不适合尺寸受限应用的笨重元件的透镜组件。Metalenses提出了一种小型化的方法，但它们的强色差和缺乏变焦消色差元件限制了它们的实用性。虽然示例性宽带消色差超透镜可经由色散工程实现，但在实践中，这些设计限于小的物理孔径，因为大面积透镜将需要具有对于制造不可行的纵横比的相位补偿散射体。然而，许多应用需要更大的面积来收集更多的光子以获得更好的信噪比，并且还必须使用非偏振光。在本文中，我们同时实现消色差操作在可见光波长和变焦控制使用偏振不敏感，混合光学数字系统与区域不受色散工程散射体。我们推导出相位方程的共轭超颖表面，产生一个集中的加速光束的彩色焦移控制和广泛的可调焦距范围为4.8毫米（667屈光度的变化）。利用这种共轭对，我们实现了一个近光谱不变的点扩散函数在可见光区。然后，我们将元表面与捕获后去卷积算法相结合，在非相干白光下成像全色图案，展示了消色差的5倍变焦范围。同时消色差和变焦超透镜可以在各种领域中应用，包括增强现实，植入式显微镜和机器视觉传感器。
2020-01-27 physics.optics
Achromatic varifocal metalens for the visible spectrum
超表面光学器件提供了传统折射透镜的超薄替代品。目前的挑战是实现在可见光谱范围内表现出可调光学特性和消色差行为的超颖表面。在这里，我们报告的设计，制造和表征的metasurface透镜（“metalenses”），使用不对称的二氧化钛纳米结构诱导偏振相关的光学响应。通过旋转线性偏振输入光的偏振，40微米直径的超透镜的焦距从220微米调谐到550微米，具有接近衍射极限的性能。我们表明，赋予入射光的波长依赖性偏振旋转，使消色差的可见光谱，483-620 nm的宽带聚焦。我们使用这个属性，以证明变焦彩色成像与白光卤素光源。可调谐消色差超透镜可用于成像和显示中的应用。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A centimeter-scale achromatic hybrid metalens with polarization-insensitivity in the visible
针对超构透镜在直径、数值孔径和工作波段间的折中限制，提出一种工作在440-700 nm波段的厘米尺度超构表面-折射混合消色差透镜，实现了81%的色差抑制与偏振不敏感，并验证了其宽带成像能力。
2022-10-31 physics.optics
Generalized Hartmann-Shack array of dielectric metalens sub-arrays for polarimetric beam profiling
为了定义和表征光学系统，获得关于光束的振幅、相位和偏振分布的信息是至关重要的。使用体光学的偏振测定法被很好地建立以表征偏振状态。最近，超表面和超透镜已被成功地引入作为紧凑的光学部件。在这里，我们通过实现超透镜2*3子阵列的阵列，将超表面概念带到系统级，从而允许确定光束的偏振分布。我们使用的硅基超透镜的数值孔径为0.32和平均测量的衍射效率在1550 nm波长的透射模式为28%。再加上一个标准的相机记录的阵列焦点，我们的系统是非常紧凑，并允许通过检查焦点振幅实时光束诊断。通过进一步分析焦点位移的Hartmann-Shack波前传感器的精神，我们可以同时检测相位梯度轮廓。作为应用实例，我们诊断了径向偏振光束、方位偏振光束和涡旋光束的偏振轮廓。
2018-07-18 physics.optics
Achromatic Full Stokes Polarimetry Metasurface for Full-color Polarization Imaging in the Visible
针对超构表面偏振仪工作带宽有限、多色场景成像质量差的问题，提出基于四个偏振相关超构透镜的智能设计消色差方案，实现可见光波段宽带全斯托克斯全彩偏振成像，推动偏振成像实用化。
2024-04-17 physics.app-ph physics.optics
Wide field-of-view flat lens: an analytical formalism
宽视场（FOV）光学器件广泛用于各种成像、显示和感测应用中。虽然传统的宽FOV光学器件依赖于级联的多个元件来抑制彗差和其他像差，但最近已经证明，可以利用经由迭代数值优化设计的单件式平坦鱼眼透镜来实现衍射受限的近180度FOV操作[Nano Lett. 20，7429（2020）]。在这里，我们推导出一个解析解，使计算效率的设计平面宽FOV透镜的基础上超曲面或衍射光学元件（DOE）。利用这种分析方法，我们进一步量化了宽FOV超透镜中光学性能和设计参数之间的权衡。
2021-08-24 physics.optics
Near-Field Optical MIMO Communication with Polarization-dependent Metasurfaces
在纳米尺度上控制波的能力已经吸引了人们对光学成像和加密系统中的超表面透镜（metalenses）的相当大的关注。我们提出了一种主动调谐超颖表面的方法，通过将铟锡氧化物（ITO）作为电光可调谐材料的一个单元电池集成到一个可调谐层。一个拟议的设计特点是两个正交的翅膀，可以独立地操纵波与相应的正交偏振。通过调制所施加的偏置电压来改变ITO累积层中的载流子浓度。该偏置电压在太赫兹频率下为反射的横向电极化波和横向磁极化波产生相位变化。可以通过改变偏置电压来移动超透镜的两个焦点而没有任何物理移动。此外，本文探讨了虚拟移动超透镜的一种新的多输入多输出（MIMO）通信架构的应用。我们演示了一个基于单点二进制数据通信和十六进制轨道角动量（OAM）数据通信的通信系统。然后，正交信道可以用于具有高容量的MIMO通信。所提出的设计为高速通信以及偏振控制的分子成像系统铺平了道路。
2022-10-19 physics.app-ph physics.optics
Vectorial phase retrieval in super-resolution polarization microscopy
针对偏振相关像差导致PSF畸变的问题，提出基于空间依赖Jones矩阵的矢量模型，并利用含相位与偏振多样性的PZ-stack进行非线性相位恢复。
2024-02-06 physics.bio-ph physics.optics
Silicon nitride metalenses for unpolarized high-NA visible imaging
超颖表面作为一种纳米级平面结构，通过特殊设计的纳米柱图案，在控制光的强度、相位和/或偏振方面显示出了优异的优势。它允许将庞大的光学透镜缩小到具有波长级厚度的芯片大小的超透镜，在可见光成像系统（例如超广角镜头和长焦镜头）中发挥前所未有的作用。然而，CMOS兼容的超透镜由于对材料特性（例如透射率和兼容性）的限制而尚未在可见光区域实现。在这里，我们实验证明了发散超透镜的基础上，氮化硅平台具有大数值孔径（NA~0.98）和高透射率（~0.8）的非偏振可见光，由695 nm厚的六方氮化硅阵列与相邻纳米柱之间的最小间距为42 nm。在可见光区域内实现了接近衍射极限的虚拟焦斑。这种超透镜能够将物体缩小到与单模光纤芯一样小的微尺度尺寸视场中。此外，还实现了具有1厘米直径的宏观超透镜，包括超过5亿个纳米柱，显示了宽视角功能的潜在应用。由于氮化硅的高透射率和CMOS兼容性，我们的发现可能为光纤，显微内窥镜，智能手机，航空相机，光束整形和其他集成片上器件领域的光学透镜小型化打开一扇新的大门。
2017-09-02 physics.optics
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。
2025-05-16 physics.app-ph physics.optics
Hybrid Si-GST Polarization-Insensitive Dynamically Tunable Bifocal Metalens Operating at 1.55-$μ$m Wavelength
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）；BRAC University（BRAC大学）；United International University（联合国际大学）
本研究提出了一种基于硅-GST纳米结构的全介质极化不敏感金属表面，实现1.55μm波长下的动态双焦点金属透镜，通过激光激发实现快速可逆相变。
2026-07-29 physics.optics
Achromatic imaging systems with flat lenses enabled by deep learning
针对平面透镜固有强色差阻碍其多色成像应用的问题，研究团队构建彩色户外图像数据集并训练深度学习模型校正色差，实现了可见光谱内高质量成像，推动平面透镜在多色成像系统中的落地。
2023-08-24 eess.IV physics.optics
Towards Random Metasurface based Devices
超颖表面通常通过将散射体放置在周期性网格中来设计。我们提出并讨论了设计规则，有效的随机和功能元表面各向异性元素。我们调查的元素密度的性能上的超表面在周期性和随机的情况下的影响。利用数值模拟，我们将我们的方法应用于近红外频率的全偏振随机超透镜的设计。研究结果将为从透镜到太阳能集中器的超材料和超表面设备的设计开辟一个新的范例。
2017-08-25 physics.optics
Coherent all-optical tuning of large-area phase-gradient metasurface
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究提出一种可扩展方法，实现大区域相位梯度超材料的全光学相干调控，用于连续波束转向和多种动态聚焦元件的开发。
2025-10-27 physics.optics
Meta-optical Imaging at Thermal Wavelengths
本文综述了热波长超构光学成像的研究进展，指出超构光学凭借紧凑外形和多功能特性特别适合中长波红外成像，并总结了从简单超构透镜到复杂多层系统的实验演示及未来发展方向。
2024-10-14 physics.optics
Polarization-dependent beam shifts upon metallic reflection in high-contrast imagers and telescopes
本研究利用偏振光线追迹和闭式光束位移理论解释金属反射导致的偏振像差，指出空间 Goos-Hänchen 与 Imbert-Federov 位移会削弱日冕仪和偏振散斑抑制，并提出通过大 f 数、小入射角及近180°相位延迟镀膜加以缓解。
2023-09-28 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.optics
Electrically Tunable Multifunctional All-Dielectric Metasurfaces Integrated with Liquid Crystals in the Visible
作为二维超材料，超表面为静态平面光学的设计开辟了新的途径。然而，实际应用需要光学波段中的超颖表面的动态调制。现有的动态器件很少利用超表面的偏振操纵能力。在这里，我们展示了一个电可调的多功能超颖表面在可见光范围内，通过集成双折射液晶（LC）与全介电超颖表面的基础上一种新的封装方案。通过结合超颖表面的螺旋度相关的几何相位和液晶分子的偏振控制能力，实现了两个螺旋度通道的连续强度调谐和切换。电调谐单通道可切换的元全息图，多路复用的元全息图，和动态变焦超透镜的设计来验证的概念。动态调谐中偏振控制的探索可以为各种应用中的动态超颖表面器件铺平道路，例如空间光调制器、光检测和测距系统以及全息显示器。
2020-12-25 physics.optics
'Meta-atomless' architecture based on an irregular continuous fabric of coupling-tuned identical nanopillars enables highly efficient and achromatic metasurfaces
本文提出由相同介质纳米柱经连续耦合调谐构成的无超原子不规则晶格，实现400–700 nm全波段、聚焦效率超85%的偏振无关消色差超透镜。
2021-02-21 physics.app-ph physics.optics
Multiwavelength polarization insensitive lenses based on dielectric metasurfaces with meta-molecules
超表面是由亚波长散射体（或超原子）阵列组成的纳米结构器件，其操纵光的波前、偏振或强度。像其他衍射光学器件一样，超表面遭受限制其带宽的显著色差。在这里，我们提出了一种方法，用于设计多波长超颖表面使用多个元原子，或元分子的单位细胞。透射透镜的效率高达72%，数值孔径高达0.46，同时工作在915 nm和1550 nm的演示。通过适当的缩放，这些设备可以用于需要在不同的已知波长下操作的应用中，例如各种荧光显微镜技术。
2016-01-22 physics.optics
Tunable Polarization-Multiplexed Achromatic Dielectric Metalens
可调超颖表面为需要主动波前成形的光学部件提供了紧凑且有效的策略。变焦距超透镜是最重要的应用之一。然而，现有的可调谐超透镜很少用于宽带波长，由于色差限制了它们在宽带成像和彩色显示中的应用。在此，我们展示了一个电可调偏振复用变焦消色差电介质超透镜集成与扭曲液晶（TNLC）在可见光区。通过粒子群优化算法定制两个正交偏振信道下不同波长处的相位分布，并与元单元数据库进行优化匹配，实现包括消色差性能在内的偏振复用色散控制。结合TNLC的宽带线偏振转换能力，通过施加不同的电压实现了变焦消色差超透镜的可调谐性。此外，电可调定制的色散操纵超透镜和可切换的颜色元全息图进行了演示。这些设备将加速超表面在宽带变焦成像、AR/VR显示和光谱检测中的应用。
2022-09-01 physics.optics
Transmission matrix measurement of a single Mie scatterer
Debye Institute for Nanomaterials Science and Center for Extreme Matter and Emergent Phenomena, Utrecht University（德拜纳米科学研究所与极端物质及涌现现象中心，乌得勒支大学）
本文通过偏振完整传输矩阵测量单个介电球体，利用非轴向全息成像和角度扫描重建传输与反射复场，验证了米氏理论的准确性，为角度分辨传输矩阵测量提供了校准基准。
2026-03-18 physics.optics
Birefringence lens effects of atom ensemble enhanced by electromagnetically induced transparency
研究了三脚架结构原子系综对偏振光双折射的光学控制，这种控制是通过空间非均匀激光的电磁诱导透明来实现的。原子系综将线偏振光分裂成两个正交偏振分量，其偏振依赖于原子系综初态的量子叠加。伴随着这种分裂，原子系综表现为双折射透镜，它允许一束偏振光直接穿过，而另一束与该偏振光正交的光以有限的聚焦像差聚焦。
2008-12-31 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Heterogeneous Freeform Metasurfaces: A Platform for Advanced Broadband Dispersion Engineering
本文提出异构自由曲面双层超表面平台，通过两阶段多目标优化和双层堆叠技术实现相位、群延迟及高阶色散的独立调控，在420纳米可见至近红外宽带内平均效率超过81%，显著提升色差校正与宽带性能。
2024-12-16 physics.app-ph physics.optics
An achromatic metafiber for focusing and imaging across the entire telecommunication range
色散工程对包括光纤器件在内的大多数现代光学系统的性能至关重要。即使用于内窥镜应用的米级单模光纤的色散可以忽略不计，位于光纤端面上用于光学聚焦和成像的光学透镜也会遭受强烈的色差。在这里，我们提出了在单模光纤端面上的3D消色差衍射超透镜的设计和纳米打印，能够在整个近红外电信波长波段范围从1.25到1.65 μ m进行消色差和偏振不敏感聚焦。这代表了商业上使用的光纤的整个单模域。3D纳米柱亚原子中的未锁定高度自由度极大地将消色差超透镜的时间带宽积的上限增加到21.34，从而导致跨越-8到14 fs的宽群延迟调制范围。此外，我们展示了使用我们的紧凑和灵活的消色差超光纤的光纤共焦成像，能够在宽带光照明下创建清晰的图像。这些结果可能会释放光纤超光学的全部潜力，广泛的应用，包括高光谱内窥镜成像，飞秒激光辅助治疗，深部组织成像，波长复用光纤通信，光纤传感和光纤激光器。
2022-01-20 physics.app-ph physics.optics
Topological Protection of Optical Skyrmions through Complex Media
本文通过证明光学斯格明子的拓扑性质源于其边界结构，从理论和实验上验证了其在满足边界条件下对复杂偏振扰动的鲁棒性，为光通信和光子计算应用提供了基础。
2024-08-06 physics.optics
Geometric-phase microscopy for high-resolution quantitative phase imaging of plasmonic metasurfaces with sensitivity down to a single nanoantenna
光学超颖表面已经成为多功能光学器件的新一代构建模块。超颖表面元件的设计和实现对复杂纳米天线阵列引入的相位变化的准确评估提出了越来越高的要求，该过程被称为定量相位成像。尽管付出了相当大的努力，宽场（非扫描）相位成像，将接近光学显微镜的分辨率极限，并表明一个单一的纳米天线的响应仍然是一个挑战。在这里，我们报告了一种新的策略，在非相干全息成像的超颖表面，其中前所未有的空间分辨率和光灵敏度，通过充分利用光的偏振选择性控制通过几何（Pancharatnam-Berry）相位。测量在由标准光学显微镜和附加成像模块组成的固有稳定的公共路径设置中进行。相位信息是从记录中可获得的互相干函数中获取的，该记录是通过来自超颖表面的散射光和泄漏光的自干涉在宽带空间非相干光中创建的。在校准测量中，相位映射的精度和空间背景噪声分别优于0.01 rad和0.05 rad。成像擅长的高空间分辨率，实验证明了精确的振幅和相位恢复的涡旋超透镜和超表面光栅与833线/毫米。由于优越的光灵敏度的方法，我们证明了，第一次，我们的知识，宽场测量的相位改变由一个单一的纳米天线，同时保持精度远低于0.15拉德。
2018-11-05 physics.optics
Metasurface Holography on a Relative-Phase Manifold for Stable and High Fidelity Tweezer-Array Generation
提出一种基于相对相位流形的超表面全息方法，通过反向投影优化调整少量相位参数，实现高保真、偏振分辨的光学镊子阵列生成，具有相位稳定性和抗像差能力。
2026-05-24 physics.optics
