与传统体材料光学透镜相比，平面衍射透镜具有加工制备容易、体积轻薄、便于集成等显著优势。同时，基于衍射效应的光学聚焦机制也为实现灵活的光场调控提供了便利。近年来，在光学超振荡理论的指引下，基于平面透镜的远场超衍射极限光场调控及其应用得到人们的广泛关注。超临界透镜在实现超衍射极限聚焦的同时能有效控制聚焦旁瓣和焦深，成为平面超衍射透镜的重要研究方向之一。本文总结了平面超临界透镜近年来的研究进展，简要概述了超临界透镜的原理和设计方法，对构建超临界透镜的几种光场调控类型及其应用进行了介绍，最后对该领域的未来发展作了展望。

基于菲涅尔波带片构型的平面衍射透镜在现代光学系统中发挥着重要的作用，是高端光学成像系统等应用的关键元器件之一。现有菲涅尔波带片结构多基于金属薄膜或高折射率电介质材料来制备，难以满足集成光电子系统可集成化的核心需求。本文提出一种基于原子层厚度二维材料的菲涅尔波带片结构，基于损耗辅助的相位调控机制，在原子层厚度的MoS₂二维半导体材料上实现了对整个可见光波段显著的相位调制能力。利用飞秒激光加工技术，制备了二元相位型菲涅尔波带片，理论和实验验证了宽谱衍射受限的聚焦特性。与单层过渡金属硫化物材料的直接带隙特性相结合，该工作为实现光子集成系统提供了一种可行的路径。

超表面由亚波长尺度二维人工微结构构成，可以实现对光场振幅、相位、偏振等多参量进行调控，为光场调控提供了优良平台。二维材料作为一种新型层状结构材料，相对于三维体材料有着十分独特的光学和电学特性，其与超表面结合为纳米尺度平面光学器件的发展提供了新的可能。本文综述了基于原子层厚度的二维材料超表面发展，介绍了多种二维材料超表面光场调控机制、制备以及应用，最后对原子层厚度超表面发展面临的挑战和潜在应用进行展望。

碳酸盐是碳在地球内部的重要载体之一, 其在地幔高温高压条件下的晶体化学是理解地球深部碳的赋存状态和循环过程的关键, 而结构稳定性和相变是晶体化学最基本的研究内容。 碳酸钠(Na₂CO₃)是一种常见的碱性碳酸盐矿物, 在产自地幔过渡带-下地幔的金刚石中已发现含钠的碳酸盐矿物包裹体, 这成为碳酸钠能够俯冲进入地幔深部的直接矿物学证据。 前人利用拉曼光谱技术研究了Na₂CO₃在常温常压下的晶格振动模式, 但其在高压下的稳定性和结构变化却鲜有报道。 利用金刚石压腔装置结合先进的共聚焦拉曼光谱技术, 以硅油作为传压介质, 在准静水压力条件下, 在0.001~27.53 GPa压力区间对Na₂CO₃粉末在600~1 200 cm^-1波段的振动特征进行了细致地分析。 本次实验重点分析了[CO₃]^2-基团振动模式在升压和卸压过程中的行为。 结果表明, 在0.001~11.88 GPa压力范围内, [CO₃]^2-基团对称伸缩振动γ₁(1 088.06和1 070.76 cm^-1)、 反对称伸缩振动γ₃(865.10和797.50 cm^-1)和面内弯曲振动γ₄(720.10和696.71 cm^-1)都出现了振动峰的分裂。 随着压力增加, 所有振动峰都向高频率漂移, 半高宽也逐渐增加。 在13.40 GPa时, Na₂CO₃发生结构相变, 具体表现为690.08 cm^-1处出现1条新的拉曼峰, 并且随着压力升高该峰的强度逐渐增大。 同时反对称伸缩振动峰γ₃以及面内弯曲振动峰γ₄的强度持续减弱, 半高宽也继续变大。 这些现象表明Na₂CO₃结构相变源于[CO₃]^2-内部晶格变化。 当压力卸载到4.18 GPa时, [CO₃]^2-的振动模式与常温常压下的完全吻合, 相变出现的新峰也已经消失, 表明该相变是由[CO₃]^2-基团畸变引起的并且具有可逆性。 继续升压至27.53 GPa, 拉曼光谱继续蓝移, Na₂CO₃的拉曼谱线再没有变化, 说明高压相在这一压强范围内保持稳定。 在整个加压过程中, 反对称伸缩振动γ₃和面内弯曲振动γ₄处的拉曼峰出现强度减弱现象。 同时也计算了各个峰频率对压力的依赖系数dγ/dP, 结果显示[CO₃]^2-基团内各个振动模式对压力的响应是不同的, 这很可能与C—O键的键长有关。 最后, 对比发现, 对称伸缩振动γ₁峰的强度比反对称伸缩振动γ₃和面内弯曲振动γ₄峰的强度大, 并且[CO₃]^2-基团对称伸缩振动γ₁受压力影响相对较小, 可以用来区别不同种类的碳酸盐矿物。