为提高矢量光场显示亮度和视角均匀性，提出了一种应用于圆偏振光场成像的超构光栅结构。利用严格耦合波分析，逐像素对超构光栅结构进行仿真，研究了入射光偏振状态、光栅结构、入射角度对-1级光衍射效率的影响规律。仿真结果表明，圆偏振光显示可以使得光栅衍射效率稳定高效，当光栅周期为500 nm时，与基于TE和TM设计的光栅结构相比，圆偏振光设计的光栅结构衍射效率提高了18.5%和2.6%；光栅高度和占空比对衍射效率具有明显的影响。综合考虑光栅制备难度、衍射效率和视角均匀性，设计了一种高度为0.6 μm，占空比为0.4的光栅阵列结构应用于圆偏振光场显示，系统衍射效率可以达到40%以上，具有较优的综合性能，对超构光栅设计制备和裸眼3D显示具有一定指导意义。

将深度学习模型应用于超构光栅分束器的逆向设计，可以在全局范围内获得具有良好均匀性和高衍射效率的结构。利用基于全局拓扑优化的深度学习模型，围绕超构光栅分束器的结构设计和衍射效率及均匀性等光学性能展开了一系列的研究。在波长为900 nm的入射光下，基于全局拓扑优化深度学习模型设计出大角度高衍射效率超构光栅分束器，设计的分束角为120°与150°时衍射效率分别达到95%与85%。

随着纳米光子学的发展，光学结构如光学微腔、波导结构、光子晶体、亚波长光栅、超构表面等能够在微纳尺度实现对光的传输与调控，推动了光学集成化的发展。亚波长光栅由于其结构简单、成本低廉等特点得到了科学家们广泛的研究，应用在各种光学器件，逐渐形成了光栅分析模型的成熟理论体系。结合周期性结构耦合行为及超构表面中超构原子的散射调制特性，从亚波长光栅衍生出的超构光栅能够利用周期性布拉格散射提高调控光束的效率，从而避免了超构表面相位离散化带来的效率降低和能量损失。科学家们研究并设计了超构光栅，更多的物理现象及应用被探究和挖掘。文中对亚波长光栅以及超构光栅的基本理论、设计和应用进行了概述。从基本原理出发，论述了亚波长光栅和超构光栅的特性，综述了二者的理论设计及单元设计方法，并介绍了在生物传感、滤光片光谱调控和吸收薄膜等方面的应用。最后，展望了未来的发展方向。

In this Letter, we propose a metagrating consisting of simple rectangular bars for nearly unity anomalous diffraction with a large deflection angle. The analysis performed by the scattering-matrix method shows that such exceptional beam steering derives from the couplings of the two lowest propagation waveguide-array-modes and their constructive interferences. The tolerance of the incident angle for a high diffraction efficiency (e.g., >90%) is within a range of 33°. We also discuss that such an advantage still exists after considering a reasonable loss and dispersion. We envision that the proposed strategy may have wide use in the field of high-performance wavefront-shaping applications.