周宇翀 1丁玮珺 1李子乐 1,2刘宏超 3[ ... ]郑国兴 1,2,**
作者单位
摘要
1 武汉大学电子信息学院,湖北 武汉 430072
2 鹏城实验室,广东 深圳 518055
3 澳门大学应用物理及材料工程研究院,澳门 999078
超表面 转角简并性 近远场复用 空间频率复用 图像显示 metasurface orientation degeneracy near- and far-field multiplexing spatial frequency multiplexing image display 
光电工程
2023, 50(8): 230153
作者单位
摘要
中国激光
2023, 50(18): 1800101
Author Affiliations
Abstract
1 Electronic Information School, Wuhan University, Wuhan 430072, China
2 Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences, Chongqing 400714, China
3 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518055, China
4 Wuhan Institute of Quantum Technology, Wuhan 430206, China
For a conventional cascaded metasurface, the combination channel and each single channel are mutually dependent because the phase modulation of a cascaded metasurface is the sum of each single one. Here we propose a cascaded metasurface that can independently encode information into multiple channels. Based on the orientation degeneracy of anisotropic metasurfaces, each single metasurface can produce a quick-response (QR) image in the near field, governed by the Malus law, while the combined channel can produce a holographic image in the far field, governed by geometric phase. The independent and physically separated trichannel design makes information encryption safer.
cascaded metasurfaces optical encryption holography nanoprinting 
Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 020003
作者单位
摘要
1武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉 430072
超表面具有亚波长尺度下精密高效的光波操控能力,但在其单独实现主动式调控方面,目前仍有诸多技术困难亟待克服。液晶与超表面的结合有望发挥各自的长处,实现一种分辨率高、衍射角大、超紧凑的新型主动式光调控器件。以液晶与超表面两部分功能设计的独立与否作为分类依据,回顾了近年来主动式液晶超表面的研究进展,具体包括液晶波片与偏振敏感超表面结合、液晶环境与共振型超表面结合、液晶与超表面光学性质互补等。最后对主动式液晶超表面所面临的挑战以及发展前景进行了讨论和展望。
应用光学
2022, 43(4): 744
作者单位
摘要
武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉 430072
超构表面是一种具有亚波长特征尺寸的人工平面结构材料,可以在亚波长尺度上对入射电磁波的振幅、相位、偏振、频率、光谱等参量进行精密且灵活的调控,近年来备受关注。振幅是光波的基本参量之一,本文将从振幅调控的角度出发,对基于超构表面材料的振幅调控机理进行分析,主要包括通过改变纳米结构的尺寸和方向角对振幅进行调控,同时对基于振幅调控超构表面的功能器件的研究现状及其应用场景进行总结和讨论。研究表明,振幅调控超构表面具有设计灵活、加工简单、功能强大、可与其他参量调控相融合等特点,其在高分辨率图像显示、高密度信息存储、信息加密、信息复用、光束整形、光信息处理和安全防伪等诸多领域具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
超构表面 振幅调控 马吕斯定律 偏振调控 全息术 纳米印刷术 图像显示 metasurface amplitude modulation Malus law polarization modulation holography nanoprinting image display 
中国光学
2021, 14(4): 886
作者单位
摘要
武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉 430072
计算全息术与纳米印刷术是超表面材料的两种典型应用。近年来,融合全息术与纳米印刷术的多功能超表面成为新兴研究热点,有望在多重光学防伪、信息编码与复用、多通道图像显示、VR/AR等领域得到重要应用。文中在介绍超表面纳米印刷术和计算全息术特点的基础上,将实现两者融合的研究进展进行了详细的归类和特点分析,具体包括:正交偏振复用法、平面合成法、空间堆叠法、光谱+相位调控法、复振幅法、转角简并性法等。最后,对多功能超表面的研究前景进行了展望。
全息 纳米印刷 超表面 多功能 holography nanoprinting metasurface multifunction 
红外与激光工程
2020, 49(9): 20201036
作者单位
摘要
武汉大学 电子信息学院, 湖北 武汉 430072
提出了一种通过超表面实现超高分辨率灰度图像的存储和显示方法。利用金属纳米砖阵列的偏振分光特性, 结合马吕斯定律, 将图像的灰度信息转换为纳米砖阵列中纳米砖的方向角排布, 从而实现精确、连续的灰度调制。实验结果表明, 可在该超表面的反射近场处观测到清晰的灰度图像, 分辨率高达90 714ppi。这种基于超表面的图像显示技术设计方法简单灵活, 且超表面具有体积小、重量轻、结构紧凑、易于集成等优势, 因此可广泛应用于高密度光信息存储, 高端产品防伪, 信息加密等领域。
超表面 图像显示 马吕斯定律 高分辨率 metasurfaces image display Maluss law high resolution 
应用光学
2019, 40(6): 1045
Author Affiliations
Abstract
1 Electronic Information School, Wuhan University, Wuhan 430072, China
2 NOEIC, State Key Laboratory of Optical Communication Technologies and Networks, Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications, Wuhan 430074, China
3 Photonics Research Centre, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China
4 Integrated Circuit Advanced Process Center, Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
The design of a conventional zoom lens is always challenging because it requires not only sophisticated optical design strategy, but also complex and precise mechanical structures for system adjustment. Here, we propose a continuous-zoom lens consisting of two chiral geometric metasurfaces with dielectric nanobrick arrays sitting on a transparent substrate. The metalens can continuously vary the focal length by rotating either of the two metasurfaces around its optical axis without changing any other conditions. Due to the polarization dependence of the geometric metasurface, the positive and negative polarities are interchangeable in one identical metalens only by changing the handedness of the incident circularly polarized light, which can generate varying focal lengths ranging from ∞ to +∞ in principle.
160.3918 Metamaterials 160.4670 Optical materials 
Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 111603
陈奎先 1,*王宇 1何桃桃 1崔圆 1[ ... ]郑国兴 1,2
作者单位
摘要
1 武汉大学 电子信息学院, 湖北 武汉 430072
2 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术与网络国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
提出一种基于电介质纳米砖阵列的扇出衍射光学元件的设计和实现方案, 其纳米砖的深宽比低至1.5。这种扇出衍射光学元件被一束波长为633 nm的入射光束照射时, 可以在远场中得到均匀的4×4点阵, 发散角为32°×32°, 且数值模拟与实验结果吻合良好。基于超表面材料的扇出衍射光学元件具有连续、精确的相位操纵能力和较高的偏振转换效率, 并且仅需一步光刻制造工艺, 可以广泛应用于工程光学的各种领域, 例如光学传感, 激光雷达, 激光加工等。
超表面材料 几何相位 扇出衍射光学元件 相位调控 metasurfaces geometric phase fan-out diffractive optical elements phase manipulation 
应用光学
2019, 40(2): 306
王宇 1陶金 2刘子晨 2尤全 2[ ... ]郑国兴 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 武汉大学 电子信息学院,武汉 430072
2 武汉邮电科学研究院 光纤通信技术和网络国家重点实验室,武汉 430074
3 武汉大学 空间信息智能感知国测局工程技术研究中心,武汉 430072
4 武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室,武汉 430079
超表面材料在与光场相互作用时表现出独特的光学特性和许多有趣的物理现象,基于此材料制作的光电子功能器件对光场的调控能力有望被提升至新高。文章以光纤通信系统中的光功率分配应用为实例,提出了一种基于硅基超表面材料的新型光功率分配方案。首先,通过优化设计硅基超表面的单元结构,使其在1 458~1 593 nm波长范围内的相位偏振转化效率超过90%,而无偏振转化的效率则控制在1.2%以下; 其次,研究了相邻硅纳米砖之间的光场耦合效应,将其对相位精度的影响降至最低; 最后,利用优化设计的硅纳米砖结构,实现了4种不同的光功率分配方式,并通过仿真加以验证。设计和仿真结果表明,基于硅基超表面材料的光功率分配技术具有结构紧凑、效率高、偏振不敏感、宽带响应、设计灵活、制造上与半导体制造工艺兼容等突出优点,有望成为未来超密、任意、智能功率分配的首选技术途径。
超表面 光功率分配器 Gerchberg-Saxton算法 纳米结构 metasurfaces optical power splitter Gerchberg-Saxton algorithm nanostructures 
光通信研究
2017, 43(6): 38

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