Electric-Magnetic-Switchable Free-Space Skyrmions in Toroidal Light Pulses via a Nonlinear Metasurface
该研究利用非线性超表面平台，在矢量脉冲驱动的宽带太赫兹产生中首次实验实现环形光脉冲内电、磁模式可切换的自由空间斯格明子，并观测其时空演化。
2025-08-29 physics.optics
Switchable bifunctional metasurfaces: nearly perfect retroreflection and absorption at THz regime
在这里，我们利用二氧化钒（VO2）来设计一个在相同的目标频率下工作的双功能超颖表面。随着温度的升高，由于VO2从绝缘体到导体的相变，所设计的超颖表面的功能可以从多通道后向反射器切换到理想吸收器。与传统的由两个功能简单组合而成的双功能元表面不同，我们提出的双功能元表面是基于两个功能之间的相互作用。该器件显示出良好的波前操纵和光学吸收相结合的潜力，因此提供了一个有前途的方法，可切换的检测和反检测设备。
2020-06-18 physics.app-ph physics.optics
Electrically switchable metasurface for beam steering using PEDOT
可切换和主动超表面允许实现光束转向、可变焦超透镜或动态全息。为了实现这一目标，必须将高性能超颖表面与具有高折射率对比度和高切换速度的可切换材料相结合。在这项工作中，我们提出了一个电化学可切换的超颖表面的光束转向，我们使用的导电聚合物聚（3，4-乙烯-二氧噻吩）（PEDOT）作为活性材料。我们展示了角度高达10°的光束衍射，以及采用外部施加的-1 V和+0.5 V之间的循环电压的衍射光束和初级光束的强度变化。通过这种独特的组合，我们实现了1 Hz范围内的开关速度，同时可以扩展到数十Hz区域的典型显示频率。我们的研究结果对未来电子开关和显示纳米技术的设计和制造有直接的影响，例如动态全息图。
2021-03-03 physics.app-ph physics.optics
Thermally switchable polarization manipulation and diodelike transmission in scalable, resonator-free, mid-infrared metasurfaces with vanadium-dioxide grids
我们概念化的三个阵列可扩展的超颖表面，包括只有三个薄的带状网格和数值证明了他们的特点，在中红外光谱制度的可切换的偏振操纵和相关的非对称二极管状传输（AT）。一些或所有的网格被认为是由VO $_2$，相变材料。对于每个提出的超颖表面，两个有效的结构，因此，存在两个不同的功能，对应于VO $_2$的金属和绝缘相。实现的功能切换的情况下，取决于VO $_2$阶段显着依赖于VO $_2$被纳入到元表面的方式。偏振操纵的可切换波段高达40 THz宽。当法布里-珀罗（反）共振起作用时，AT波段可以被调制。
2022-03-23 physics.app-ph physics.optics
Narrowband-to-broadband switchable and polarization-insensitive terahertz metasurface absorber enabled by phase-change material
Yeungnam University（荣州大学）
本文提出一种基于vanadium dioxide的可切换带宽和偏振不敏感的太赫兹元表面吸收体，通过有限元模拟验证其性能，展示了通过控制相变材料实现带宽和吸收率调节的能力。
2026-05-07 physics.optics
Theory of metasurface based perfect absorbers
基于一种解析方法，我们提出了一个理论审查的吸收，散射和消光的偶极子散射体和规则阵列组成的这种散射体，即，元表面除了通过概述电/磁共振偶极粒子/超颖表面的最大吸收极限提供教程外，我们还提供了一种教育性的分析方法来分析它们。此外，我们提出了两个已知的替代方案，在提供完美的吸收器的电和/或磁共振超颖表面的分析，一个是基于在所谓的惠更斯超颖表面的电和磁响应的同时存在，而另一个是建立在所谓的索尔兹伯里吸收器的背反射器的存在下。我们的工作是支持几个数值例子，以澄清在每个阶段的讨论。
2017-11-22 physics.optics
Broadband operation of active terahertz quarter-wave plate achieved with vanadium-dioxide-based metasurface switchable by current injection
我们展示了一个可切换的太赫兹四分之一波片的宽带操作实现了采用二氧化钒的活性超颖表面。为此，我们利用各向异性变形的棋盘结构，它提出了与深调制兼容的宽带特性。此外，超颖表面集成了电流注入电路，以实现状态切换，该注入电路也可以用来监测二氧化钒的电状态。我们估计的斯托克斯参数来自实验的透射光谱的制造超颖表面和确认的螺旋度开关的圆偏振波附近的设计频率为0.66太赫兹。相对带宽被评估为0.52，这是4.2倍，比在以前的研究。
2020-09-02 physics.app-ph physics.optics
Metasurface Broadband Solar Absorber
我们展示了一种基于金属超颖表面架构的宽带、偏振无关、全方位吸收器，它在太阳光谱的可见光和近红外范围内实现了超过90%的吸收率，并在中红外和远红外波长处表现出低发射率。超颖表面太阳能吸收器的复杂单元电池由八对金纳米谐振器组成，这些谐振器通过薄的二氧化硅间隔物与金接地层分开。我们的实验测量揭示了高性能的吸收在很宽的入射角范围内的s-和p-偏振。我们还研究了数值的频率依赖的场和电流分布，以阐明如何发生的吸收内的超颖表面结构。此外，我们讨论了我们的超颖表面吸收器设计的潜在用途，利用耐高温等离子体材料在太阳能热光子学。
2015-09-22 physics.optics
Broadband switchable terahertz half-/quarter-wave plate based on a graphene-metal hybrid metasurface
本文提出一种石墨烯-金属混合超表面，通过调节石墨烯费米能级在太赫兹波段实现半波片与四分之一波片的宽带动态切换，共享带宽达0.52 THz，相对带宽50%，可应用于太赫兹传感、成像和电信。
2022-07-04 physics.app-ph physics.optics
Multi-channel OOK Communication by Using Frequency-multiplexed Switchable Metasurface
本文提出一种基于双层石墨烯和FPGA的频率复用可重编程幅度编码超表面，结合OOK调制与替换密码加密，在0.98 THz和1.46 THz实现多信道安全太赫兹通信。
2024-10-23 physics.optics
Electrically switchable $2^N$-channel wave-front control with N cascaded polarization-dependent metasurfaces
提出 N 级联双通道超表面结构实现 $2^N$ 个无串扰的电可切换波前控制通道，并通过 3 层装置成功演示 8 通道的涡旋光束生成与光束偏转，显著提升了偏振复用超表面的可扩展性。
2024-05-27 physics.app-ph physics.optics
Designing Dual-Band Absorbers by Graphene/Metallic Metasurfaces
本文提出了一种新的方法，用于设计基于石墨烯和金属超颖表面的双波段吸收器，分别用于太赫兹和中红外波段。该吸收器是由一个二维（2D）阵列的方形贴片沉积在介电薄膜终止的金属板。利用解析电路模型，我们得到了实现双波段吸收体的结构参数之间的闭合关系。两个吸收带获得的吸收率为98%，在0.55和1.54太赫兹的石墨烯基结构和7和25太赫兹的金属基的情况下实现。我们证明了石墨烯基吸收剂在很宽的费米能级范围内保持为双带。此外，所提出的双波段吸收器具有偏振不敏感的特性，在很宽的入射角范围内保持。与以前报道的结构相比，该装置最重要的优点是其简单性。
2019-02-25 physics.optics
Metamaterial Perfect Absorber Analyzed by a Meta-cavity Model Consisting of Multilayer Metasurfaces
我们证明了超材料理想吸收体的行为是一个元腔之间的谐振超表面和金属薄膜反射器的限制。理想的吸收是通过法布里-珀罗腔谐振通过谐振腔的“准开放”边界和反射器的“封闭”边界之间的多次反射来实现的。该模型能很好地解释薄膜的角度无关性、超薄厚度和强场局域化等特性。利用该模型，超材料理想吸收体可以被重新定义为具有高Q值、强场增强和极高光子态密度的超材料腔，从而有望在高性能传感器、红外光电探测器和腔量子电动力学器件等方面获得新的应用。
2017-05-07 physics.optics
Dual-Band Metal-Insulator-Metasurface Absorber
我们探索了一种金属-绝缘体-超颖表面结构，该结构在可见光和红外区域具有几乎完美的吸收率。我们证明了双峰吸收的存在是由于传播的表面等离子体激元和局域表面等离子体激元模式的激发。我们进一步利用激发的简并传播表面等离子体来增强位于超颖表面顶部的发射器的荧光发射。这是通过设计一种超颖表面来实现的，该超颖表面激发具有接近荧光材料的发射波长的共振吸收带的简并模式。这种条件有助于通过在耦合到这种金属-绝缘体-超颖表面结构时产生附加的电子配置来增加发射体的激发和发射速率。这种方法在辐射工程技术中提供了相关的潜力。
2022-09-02 physics.optics
Broadband and energy-concentrating terahertz coherent perfect absorber based on a self-complementary metasurface
本研究提出一种基于自互补棋盘状超表面的宽带聚能太赫兹相干完美吸收器，通过理论分析、数值模拟与太赫兹实验验证其在最低衍射频率下的工作特性，可在深亚波长尺度同时实现宽带运行与电磁波能量聚集。
2017-02-02 physics.optics
Tungsten based metasurface absorber for visible regime
利用太阳能需要光伏电池的完美吸收，以将太阳能有效地转换成有用的电能。超颖表面不仅可以用于有效地吸收太阳能，而且它们以纳米级的结构厚度有效地减小了设备的尺寸。为了实现上述特征，开发了在窄/宽频谱上提供更好吸收的超颖表面吸收器。这些吸收器被制成具有采用可变材料的可变结构，但是仍然不能用简单的二维（在z方向上不变化）结构获得完美的吸收。提出了一种基于钨纳米结构的宽带超颖表面吸收体的模拟实现方法。该设计是二维的、偏振不敏感的、宽带的，并且被预测在归因于钨的高熔点（即3422°C）的高温下给出更好的响应。交叉对准被发现是最佳的钨，因为它是阻抗匹配的自由空间的可见光谱。通过改变十字架的跨度、宽度和高度进一步调整该十字架排列，得到7种不同的优化溶液，平均吸光度大于98%。在这些溶液中，一种溶液的最大平均吸光度为99.3%。
2020-02-03 physics.optics
Direct visualization of non-equilibrium heat extraction by a metasurface absorber
Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；RIKEN Center for Advanced Photonics（理化学研究所先进光子研究中心）；RIKEN Cluster for Pioneering Research（理化学研究所先锋研究集群）；Gakushuin University（学习院大学）；Tokushima University（德岛大学）
本研究利用红外热成像直接观察超表面吸收体的电磁吸收热提取，通过对比铜板冷却速度证明超表面介导的热传递机制，为非平衡热过程提供新见解。
2026-10-07 physics.optics
Gigahertz-rate-switchable wavefront shaping through integration of metasurfaces with photonic integrated circuit
该研究通过集成超表面、LNOI波导和电极于PIC器件，实现了千兆赫兹速率可切换的波前整形，支持任意偏振聚焦、可调焦距及OAM和贝塞尔光束，为高速光场控制提供高效平台。
2023-11-15 physics.app-ph physics.optics
A Selective Metasurface Absorber with An Amorphous Carbon Interlayer for Solar Thermal Applications
本文介绍了一种用于太阳能热应用的金属-电介质-金属超颖表面吸收体的制造、测量和建模结果。该结构使用非晶碳作为薄金膜之间的中间层，上层膜使用聚焦离子束蚀刻以2D周期性阵列图案化。该图案已被优化，以提供400- 1200 nm的高吸收率和高于该波长范围的低吸收率，以最大限度地减少热辐射，从而获得更高的温度性能。广角吸收率的结果显示和详细的模拟一个现实的纳米结构的上层结果之间的测量和建模结果非常一致。本文中金的使用是迈向高温超颖表面的第一步，在高温超颖表面中，金可以被其他难熔金属如钨或铬取代。
2016-05-12 physics.optics
Broadband switchable infrared absorbers using phase-change materials
本文提出基于相变材料GST的多层结构，通过优化成分与厚度，实现红外波段近乎完美吸收与极低吸收的宽带切换，且性能优于难制造的三维结构。
2023-10-20 physics.comp-ph physics.optics
Compact broadband thermal absorbers based on plasmonic fractal metasurfaces
提出一种利用强烈局域电磁模式的紧凑型等离激元分形超表面，在6至14微米波长范围内实现高效宽带热辐射吸收，为下一代红外传感器和测辐射热计提供了新途径。
2025-06-26 physics.optics
Dynamically Babinet-invertible metasurface: a capacitive-inductive reconfigurable filter for terahertz waves using vanadium-dioxide metal-insulator transition
本文提出了一种可重构的平面超材料，可以利用其组成材料的电导率的局部变化在电容和电感响应之间切换。该器件基于巴比涅原理，利用了金属棋盘结构的奇异电磁响应，该响应取决于局部电导率。利用二氧化钒（$\mathrm{VO}_2$）的热诱导金属-绝缘体转变，所提出的超材料被设计为补偿衬底的影响，并在太赫兹制度的实验特征。这种可重构的超材料可以用作太赫兹波的可切换滤波器和可切换移相器。
2017-02-02 physics.optics
Flexible terahertz metasurface absorbers empowered by bound states in the continuum
本文利用连续域束缚态（BICs）设计柔性太赫兹超表面吸收器，通过时间耦合模理论、多极与拓扑分析揭示BIC辐射特性，实现吸收系数、带宽和视场的可定制及多频带吸收。
2024-05-06 physics.optics
Switchable and Simultaneous Spatiotemporal Analog Computing
基于光波的计算使得能够在空间和时间域中实现实时信息处理。在过去的几年里，模拟计算经历了快速的发展，但大多是针对单一的功能。受并行时空计算和小型化的启发，我们表明，可重构的石墨烯基元表面提供了一个有前途的途径，通过适当的工程空间和时间频率响应的时空计算与集成功能。本文采用可调石墨烯基超颖表面，通过调节静电偏压，使模拟信号和图像处理在空间和时间。在本文的第一部分中，我们提出了一个可切换的模拟计算范例，其中所提出的元表面可以通过为石墨烯单层选择适当的外部电压来在定义的性能之间切换。空间各向同性微分和边缘检测的空间通道和一阶时间微分和超表面为基础的相位器与线性群延迟响应的时间通道进行了演示。在论文的第二部分，同时和并行时空模拟计算进行了演示。所提出的元表面处理器几乎没有静态功耗，由于其浮栅配置。空间和时间频率传递函数（TF）的工程使用传输线（TL）模型，并得到的结果进行了验证与全波模拟。我们的建议将使实时并行时空模拟信号和图像处理。
2021-04-21 physics.app-ph physics.optics
Application of metasurface description for multilayered metamaterials and an alternative theory for metamaterial perfect absorber
我们分析了单一和多层的超材料建模每一层作为一个元表面与有效的表面电和磁化率通过薄膜近似。采用传输矩阵方法，这些超表面可以组装成多层超材料，以实现某些功能。我们数值证明，这种方法提供了一种替代的解释超材料为基础的完美吸收，显示的基本机制是一个修改后的法布里-珀罗共振。该方法提供了一种适用于解耦或弱耦合多层超材料的通用方法。
2011-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent Asymmetric Absorbers
超颖表面的大多数应用需要电和磁表面电流的激励和控制。为此目的，超颖表面必须具有有限的厚度以处理磁表面电流。对于仅提供电响应的可忽略厚度的超表面片材，相干照明可以补偿使用磁表面电流产生切向电场分量的不连续性的需要。大多数已知的相干超颖表面是空间均匀的，并且只能控制平面波吸收和镜面反射。然而，还已知的是，周期性空间调制（非均匀）超颖表面可以用于实现异常反射、折射和其他有用的效果。在本文中，我们提出了相干照明空间调制超颖表面的概念，作为一个相干的非对称吸收器的功能。我们研究其行为下的非理想照明，并建议与传感应用。
2021-12-09 physics.app-ph physics.optics
Metasurface absorber enhanced thermoelectric conversion
本文研究超表面在光热电转换中的作用，发现其光学厚度与薄几何结构能有效收集环境热辐射并传导局部热量，从而在热电器件中产生额外温度梯度和输出电压，性能优于高红外吸收的碳黑涂层电极。
2023-08-11 physics.app-ph physics.optics
Tunable Mid-Infrared Chiral Selective Absorber Based on Asymmetric V-Shaped Metasurfaces Driven by Chiral quasi-Bound State in the Continum
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）
提出基于非对称V形超表面的纳米光子器件，利用连续区准束缚态（qBIC）模式实现左/右圆偏振光的高效区分，并通过结构缩放实现共振波长从5200到6200 nm的宽调谐。
2026-06-04 physics.optics
Design of X-Band Bicontrollable Metasurface Absorber Comprising Graphene Pixels on Copper-Backed YIG Substrate
该研究设计了一种X波段双可控超表面吸收体，利用石墨烯像素和YIG衬底分别实现静电与静磁控制，在100 MHz带宽内吸收率≥0.9，并首次实现GHz范围石墨烯静电控制。
2022-11-01 physics.app-ph physics.optics
Broadband Absorbers and Selective Emitters based on Plasmonic Brewster Metasurfaces
我们讨论了基于适当图案化的等离子体亚结构实现超宽带全向吸收器和角度选择性相干热发射器的可能性。而不是依赖于固有限制带宽的共振浓度效应，我们的设计基于两个固有的非共振效应的组合：等离子体布鲁斯特函数和绝热等离子体聚焦。通过这种方法，我们展示了跨越太赫兹，红外和光学频率的紧凑，宽带吸收和发射，非常适合各种能源和国防应用。
2012-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Unraveling the temperature dynamics and hot electron generation in tunable gap-plasmon metasurface absorbers
在金属纳米间隙中形成的局域等离子体激元可以导致入射光的鲁棒吸收。基于这种效应的等离子体超颖表面可以有效地产生高能载流子，也称为热电子，这是由于它们在受限的亚波长空间中挤压和增强电磁场的能力。然而，准确识别和量化热载流子的动力学是非常具有挑战性的，主要是由于它们的超快时间衰减。它们的非平衡温度响应是理解带隙等离子体超表面的短时衰减和整体瞬态可调谐吸收性能的关键因素之一。在这里，我们系统地研究了热电子的温度动力学和它们的过渡到热载流子在不同的时间尺度从飞秒到纳秒使用双温度模型。此外，热电子的温度和产生率阈值进行了研究，通过使用流体动力学非局域模型的方法，更准确的考虑时，间隙。导出的温度相关的材料特性被用来研究在等离子体激元诱导的晶格加热之前的吸收光谱中的超快瞬态非线性修改，从而建立高效的可调谐纳米光子吸收体设计。我们还研究了这些等离子体吸收剂在各种脉冲激光照射下的损伤阈值，这是一个重要的量，可以用于各种新兴的非线性光学和其他可调纳米光子应用中，以获得最终的输入强度限制。所提出的结果阐明了热电子在间隙等离子体超颖表面吸收体的响应中的作用，该超颖表面吸收体可用于设计更有效的反射器、光致发光器件和光电探测器件。
2022-03-29 physics.optics quant-ph
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。
2020-05-25 physics.app-ph physics.optics
Dielectric Metasurfaces for Complete Control of Phase and Polarization with Subwavelength Spatial Resolution and High Transmission
超表面是平面结构，其局部地修改反射或透射中的光的偏振、相位和振幅，从而使得能够实现具有由设计控制的功能的光刻图案化的平坦光学部件。透射超颖表面特别重要，因为实际上使用的大多数光学系统都是在透射中操作的。已经实现了几种类型的透射超颖表面，但是透射效率低或者对偏振和相位的控制有限。在这里，我们展示了一个基于高对比度介电椭圆纳米柱的超颖表面平台，该平台提供了对偏振和相位的完全控制，具有亚波长空间分辨率和实验测量的效率范围从72%到97%，具体取决于确切的设计。这样的完全控制使得能够使用相同的超材料平台实现大多数自由空间透射光学元件，诸如透镜、相位板、波片、偏振器、分束器以及偏振可切换相位全息图和任意矢量光束发生器。
2015-09-04 physics.optics
Controlling Thermal Emission by Parity-symmetric Fano Resonance of Optical Absorbers in Metasurfaces
在本研究中，我们设计了一种基于Al/SiN/Al纳米夹层光吸收体的超颖表面。宇称对称暗磁共振模式，反对称亮磁共振模式，和表面晶格模式同时建立在这样的元表面。通过改变结构参数，暗模式的波长可以被调谐为与晶格模式重叠。Fano共振是由暗模和晶格模之间的耦合引入的。角分辨热辐射实验表明，Fano共振引起的热辐射具有窄的光谱波长和定向辐射角。本文提出的风扇型热发射器有可能作为未来的相干红外线光源。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Thermally-Switchable Metalenses Based on Quasi-Bound States in the Continuum
本研究实验展示了基于连续谱中准束缚态的热可切换超透镜，通过热光效应调控共振波长，实现聚焦能力的开关及可重构聚焦图案，为多功能超光学器件提供了新途径。
2023-06-23 physics.app-ph physics.optics
Inverse Design of Tunable Infrared Metasurface Absorbers via a Conditional Wasserstein Generative Adversarial Network
State Key Laboratory of Integrated Service Networks, Xidian University（西安电子科技大学集成服务网络国家重点实验室）；Air Defense and Antimissile School, Air Force Engineering University（空军工程大学防空反导学院）；Inter disciplinary Center for Quantum Information, College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院量子信息交叉研究中心）
本文提出基于条件Wasserstein生成对抗网络的反向设计框架，实现可调谐红外超材料吸收体的高效设计，解决多目标优化难题，提升光谱保真度和设计多样性。
2026-02-03 physics.optics
Additive and Subtractive Color Filters Based on Birefringent Dielectric Metasurfaces
Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Institute of Scientific Instruments, Czech Academy of Sciences（捷克科学院科学仪器研究所）
利用TiO2纳米柱的波长依赖双折射，通过旋转外部偏振器在同一超表面结构上实现加色（带通）和减色（带阻）滤光功能，具有高效率和可调谐性。
2026-05-25 physics.optics
All-dielectric phase-change reconfigurable metasurface
我们利用非易失性，非晶-结晶转变的硫族化物相变介质锗锑碲化物（GST），实现光开关，全介电超材料。纳米结构，亚波长厚度的GST薄膜呈现高质量的共振，其通过激光诱导的结构转变而发生光谱偏移，在设计选择的可见/近红外波长处提供高达5：1（7 dB）的反射率和透射切换对比度。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Metasurface holography: from fundamentals to applications
全息术已经成为一种重要的方法，完全工程的波前光，因为它的发明可以追溯到上个世纪。然而，典型的大像素尺寸、小视场和有限的空间带宽在按需高性能应用中施加了限制，特别是对于三维显示和大容量数据存储。同时，超颖表面在通过具有高空间分辨率的组成双平面元件的良好定制的散射行为来控制光的传播方面显示出巨大的潜力，使它们适合于全息光束整形元件。在这里，我们回顾了超颖表面全息领域的最新进展，从超颖表面的分类到自由空间波和表面波的设计策略。通过采用全息复用的概念，可以使用超表面来采用多个信息信道，诸如波长、偏振状态、空间位置和非线性频率转换。与此同时，通过功能材料的集成，可切换的超颖表面全息刺激从被动到主动元件的逐渐过渡。重要的是，全息原理已经成为解决电磁波的逆向工程问题的通用且简单的方法，从而允许实现各种相关技术。
2019-03-24 physics.optics
Broadband Low-Frequency Near-Perfect Sound Absorber via Coupled Metasurfaces
通过耦合超材料设计宽带低频近完美声吸收器，利用双谐振器结构实现高效宽带吸收，无需复杂多谐振器组装。
2025-11-27 physics.app-ph physics.optics
Inverse Design of Realizable Metasurface based Absorbers using Improved Conditioning and Diversity Enhanced Progressively Growing GANs
Centre for Electromagnetics, CSIR-National Aerospace Laboratories（电磁研究中心，国家航空航天实验室）；Birla Institute of Technology and Science, Pilani, Rajasthan（比拉理工学院和科学学院，比里尼）；Indian Institute of Technology, Bombay, Maharashtra（孟买印度理工学院，马哈拉施特拉）
提出一种基于渐进式生长WGAN-GP与特征线性调制条件化的生成式逆向设计框架，结合替代辅助光谱对齐损失和行列式点过程多样性正则化，实现连续光谱约束下物理一致且多样化的超表面吸收体设计。
2026-06-04 cs.CV physics.optics
Ultra-fast Graphene-Plasmonic Hybrid Metasurface Saturable Absorber with Low Saturation Fluence
提出基于亚波长厚度石墨烯-等离子体混合超表面的饱和吸收体设计，通过激发纳米热点非平衡载流子，将饱和通量降低3个数量级并实现超快恢复，为低阈值紧凑型锁模激光器等应用提供新方案。
2023-05-20 physics.app-ph physics.optics
Kirchhoff's metasurfaces
设计了纳米盘和金属孔阵列等离子体完美吸收体（PPA）超颖表面的热光特性，并在中红外波长下进行了表征。光发射器和检测器系统都被高度重视，用于各种光谱域的物联网中的未来传感器网络。吸光度和发射率的倒数在实验上显示，即，PPA遵循基尔霍夫定律，其中发现表现出强光吸收的图案增强了热辐射。讨论了光热转换器的设计原则和定标方法。Au-Si-Au结构的光-热转换效率和热-辐射转换效率最高。
2018-05-12 physics.optics
Room-temperature mid-infrared detection using metasurface-absorber-integrated phononic crystal oscillator
本研究提出基于铌酸锂声子晶体谐振器与超表面吸收体集成的室温中红外探测器，利用频率偏移实现高灵敏、低噪声探测，并具备大动态范围和可扩展性。
2025-07-09 physics.app-ph 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
Graphene pixel-based polarization-insensitive metasurface for {almost perfect and wideband} terahertz absorption
使用商业软件模拟了超表面对太赫兹波的吸收，该超表面包括由理想电导体支撑的介电衬底顶部的像素化超原子的双周期阵列，每个超原子中的所有或少数像素都用石墨烯修补。在1.16太赫兹宽的光谱范围内，垂直入射的吸收率高达0.99，被发现用于包括元原子的超颖表面，其中只有几个像素用石墨烯修补，无论偏振状态如何。与包括由安装在金属背衬衬底上的绝缘体隔开的两个石墨烯层的超颖表面吸收器相比，石墨烯需求由此减少了三分之二。元原子中像素的数量和尺寸可以改变以适应光谱要求。
2019-11-11 physics.optics
Perfect absorption in GaAs metasurfaces by degenerate critical coupling
增强光学薄半导体材料的吸收是发展高性能光学和光电子器件的关键。本文利用简并临界耦合的概念，设计了一种由独立GaAs纳米柱超颖表面组成的超薄近红外吸收体。数值结果表明，通过叠加两个对称性相反的Mie模可以实现理想的吸收，在其各自的临界耦合态，每个模的理论贡献最大值为50%。吸收也表现出偏振无关和角度不敏感的鲁棒性。这项工作，连同设计概念，开辟了实现高效率的元表面器件，包括光发射器，调制器，检测器和传感器的巨大机会。
2021-03-30 physics.optics
Tunable wavefront control in the visible spectrum using low-loss chalcogenide phase change metasurfaces
全电介质超颖表面提供了独特的解决方案，先进的波前操纵的光与完全控制的振幅和相位在亚波长尺度。然而，对于大多数这些设备的一个限制是缺乏它们的响应的任何制造后可调谐性。为了打破这一限制，一种有前途的方法是采用相变材料（PCM），它提供了一种快速，低能量和非易失性的手段，赋予超颖表面开关机制。在这方面，使用不同的硫属化物在中红外和近红外光谱中已经取得了很大的进步。然而，在可见光谱范围内，很少有器件表现出完全的相位操纵、高效率和可逆切换。在这里，我们实验证明了一个可调的全电介质惠更斯超颖表面硫化锑（Sb2S3）PCM，低损耗和高折射率的材料在可见光谱范围内，其非晶和结晶状态之间的大对比度（近0.5）。我们展示了接近2pi的相位调制与高相关的透射率，并使用它来创建可切换的光束转向和全息显示设备。这些新型硫属化物PCM超颖表面有可能成为下一代空间光调制器的平台，并影响可调和自适应平面光学器件、激光雷达等应用领域。
2022-06-15 physics.optics
Metasurfaces help lasers to mode-lock
超表面可饱和吸收体可导致多功能锁模，其允许在光纤到固体激光器腔中获得具有高重复率和峰值功率的稳定超短激光脉冲以及宽带操作。
2020-04-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph 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
Enhanced light absorption in Tamm metasurface with a bound state in the continuum
本文提出在光子晶体基底上的锗光栅中利用连续域束缚态实现光学Tamm态，在临界耦合下达到100%光吸收，适用于telecom波长下的正入射与斜入射。
2023-01-11 physics.optics
Optically tunable Mie-resonance VO2 nanoantennas for metasurfaces in the visible
超表面是一种纳米结构的表面，可以允许任意操纵光。在其设计中实现动态可调性可以允许超表面的光学功能随意快速修改。光学特性的最显著和鲁棒的可调谐性由诸如二氧化钒（VO 2）和碲化锗锑（GST）的相变材料提供，但是它们的实现仅限于近红外波长。在这里，我们证明了具有广泛可调米氏共振的VO 2纳米天线可以用于设计可调超表面在可见光范围内。在以前的演示中的介电-金属相变诱导的可调谐性相比，我们表明，介电Mie谐振VO 2纳米天线提供显着的散射和消光调制深度（5-8 dB和1-3 dB，分别）在可见光的可调谐性。此外，这些强共振可以使用连续波激光器进行光学切换。我们的研究结果建立了VO 2纳米结构作为光学可调超颖表面的低损耗构建块。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
High quality factor silicon-on-lithium niobate metasurfaces for electro-optically reconfigurable wavefront shaping
动态可重构的超表面为许多应用提供了紧凑和轻量级的空间光调制，包括LiDAR，AR/VR和LiFi系统。在这里，我们设计和计算研究高品质因数硅锂超颖表面与电驱动，独立控制其组成纳米棒的全相位可调谐性与高调谐效率。自由空间光通过周期性扰动耦合到每个纳米棒内的导模，产生超过30，000的品质因数，同时保持棒间距< $λ$ /1.5。我们实现了近2 $π$相位变化与施加的偏置不超过$\pm$ 25 V，保持反射效率高于91%。使用全场模拟，我们展示了一个高角度，51°，可切换的分束器，衍射效率为93%，和一个角度可调的光束转向器，跨越18-31°，效率高达86%，所有使用相同的元表面设备。我们的平台为高效波前整形设备提供了基础，该设备具有宽的动态调谐范围，能够产生几乎任何传递函数。
2022-03-24 physics.app-ph physics.optics
Control of the local and nonlocal electromagnetic response in all-dielectric reconfigurable metasurfaces
本研究针对光传播特性动态调控需求，利用非易失性相变材料设计全介质可重构超表面，实现电、磁及电磁耦合的全面调控，可用于光束转向、可切换单向吸收及非局域高效光调控。
2024-06-03 physics.app-ph physics.optics
