在本刊上一期中,我们针对超构材料的最新研究进展作了系统的介绍,引起了读者的广泛关注。超构材料是近年来电磁学领域的重大突破,然而早期超构材料的研究大部分集中在微波波段,本期重点关注研究光波段亚波长结构中光子-电子耦合的学科——表面等离子体光学（plasmonics）。作为金属-介质界面上的一种光子-电子耦合模式,表面等离子体也被称为表面等离子体激元（surface plasmon polariton,SPP）。根据电磁场理论,SPP可看作一种产生于金属和介质界面的表面电磁波,它沿界面传播,但在垂直于界面的方向上呈指数衰减。

研究人员设计了一种可用光操控其机械性能的装置，片上电压可调光机系统（on-chip voltage tunable cavity optomechanical system）。该装置用一个表面等离子激元亚波长结构制作而成，通过特殊设计，利用光和机械耦合共振，使其能够利用从光中吸收的能量无限期地振动。

新加坡科技研究局的科研人员Linda Y. L. Wu等设计了一种海胆形状的半球形新型双曲透镜，能够突破衍射极限捕获潜伏在目标表面附近的倏逝波所保持的高分辨率图像信息。

全息技术能够实现不需要任何视觉辅助设备便可以观察的三维成像，是一种理想的立体显示技术。但是，受限于现有的编码全息图材料/设备（例如空间光调制器或者数字微反射镜阵列）的像元尺寸，全息成像的视场角/发散角十分有限，难以实现大视场的全息显示。

受拓扑绝缘体研究的启发，荷兰莱顿物理学院的物理学家设计了一种新型齿轮组，一边柔软，另一边坚硬，这种性质被称为拓扑稳定性，可以使不完美齿轮保持正常工作。机械模式的拓扑稳定性使齿轮组在工程宏观结构、微机械齿状微转子等方面潜力无限。

折射和反射是波动传播时的基本现象，光波、电磁波和声波等均可被材料界面折射和反射。近来研究发现，通过在界面上制备人为设计的亚波长结构阵列，可改变传统折射和反射行为，为成像、电磁/几何外形解耦、全息显示等技术提供新的手段。本文综述了近年来折反射定律研究取得的进展，介绍了不同材料体系中波的折反射行为，阐述了相关的基本理论和具体应用。最后，结合本课题组的最新结果，分析了现有研究存在的不足，展望了本领域未来的发展趋势。

半导体激光器在生物技术、信息存储、光子医学诊疗等方面得到了广泛应用。随着纳米技术和纳米光子学的发展，紧凑微型化激光器应用前景引人关注。当激光器谐振腔尺寸减小到发射波长时，电磁谐振腔中将产生更为有趣的物理效应。因此，在发展低维、低泵浦阈值的超快相干光源，以及纳米光电集成和等离激元光路时，减小半导体激光器的三维尺寸至关重要。在本综述中，首先介绍了纳米等离子体激光器中的谐振腔模式增益和限制因子的总体理论，并综述了金属-绝缘材料-半导体纳米(MIS)结构或其它相关金属覆盖半导体结构的纳米等离子体激光器各方面的总体研究进展。特别地，对基于MIS结构的等离子体谐振腔实现纳米等离子体激光器三维衍射极限的突破，进行了详细的介绍。本文也介绍并展望了纳米等离子体激光器的技术挑战和发展趋势，为纳米激光器进一步研究提供参考。

肿瘤标志物在人类医学及恶性肿瘤的早期诊断、治疗监测及预后评估方面具有重要作用。目前血清肿瘤标志物的检测方法主要有放射免疫法(RIA)，酶联免疫吸附法(ELISA)及化学发光免疫法(CLEIA)等，这些方法各自存在放射性污染、操作繁琐、检测时间长、价格昂贵等缺点，限制了血清肿瘤标志物在临床医学及肿瘤检测中的应用。新近出现的基于局域表面等离子体共振效应(LSPR)的传感器因在生物医学检测领域极具优势而成为研究热点。基于局域表面等离子体共振效应的生物传感器，利用贵金属纳米结构对周围介质环境变化敏感的基本原理，可将生物分子吸附引发的金属纳米颗粒外界介质折射率的改变转化为可测量的LSPR峰值吸收波长有规律的移动以实现对传感器表面样品的检测，具备检测灵敏度高、特异性好、免标记、设备便携、成本低的优点，具备临床检测潜力。但到目前为止，利用此传感器检测与疾病及肿瘤相关的肿瘤标志物的类似研究报道较少。在本文中，我们针对LSPR生物传感器的传感原理、国内外的研究进展以及我们在此方面的主要研究成果进行了综述。

有源表面等离光子学(active plasmonics)是目前表面等离子体光子学研究的一个重要分支，其基本思想是利用“增益”物质和纳米金属结构相结合形成杂化金属纳米结构，从而克服表面等离子体激元(surface plasmon polariton，SPP)的耗散问题以及实现对SPP光子的外部操作和调制。本文主要针对有机半导体/金属杂化纳米结构，介绍其相关研究结果。结合色散补偿的光谱相干法和超快泵浦-探测瞬态光谱测量技术，分析了J-凝聚/光栅杂化金属纳米结构的静态和瞬态光学特性，揭示了X-SPP的强耦合过程中的相干和非相干相互作用通道，杂化能态的sub/super-radiance现象，以及有机半导体染料中的激子和SPP之间的瞬态相干能量交换过程：“拉比”振荡。实现了10 fs量级的SPP光学特性的外部相干调制。

本文主要介绍了纳米颗粒的短脉冲激光制备及其在非线性光学领域的应用。短脉冲激光制备纳米颗粒具有纯度高、操作简单和适用性广等优点，所制备的非线性纳米颗粒尺寸分布均匀，粒度小且可调控，在非线性光学材料中有着独特的地位。为了更深入地对此进行研究，本文介绍了纳米颗粒的光学非线性和激光的特点和原理。在此基础上，通过阐述短脉冲激光与物质相互作用的机理，说明了激光制备纳米颗粒所具有的优点，详细分析了制备条件对合成纳米颗粒的影响，并结合激光制备不同的纳米颗粒，介绍当前激光制备各类纳米颗粒的研究现状。激光制备纳米颗粒是一种操作简便、适用性广，且对环境友好的方法。

Bowtie孔径结构已被广泛用于纳米直写光刻领域来获得超衍射聚焦光斑。然而，利用该结构获得的超衍射聚焦光斑呈椭圆形，影响了Bowtie结构的进一步应用。为了获得超衍射且圆形对称的聚焦光斑，本文提出了双Bowtie新型纳米光刻结构并利用Comsol软件仿真模拟了该结构的焦斑对称特性和电场增强特性。结果表明利用双Bowtie结构获得了圆形对称焦斑，并且出射面的电场强度得到了增强，是入射面电场强度的22倍。本文进一步将双Bowtie结构与金属/介质/金属结构相结合，使得局域增强后的透射光的传输距离(工作距)得到了显著延长。

基于表面等离子体共振的金属纳米结构传感器具有测量精度高、易集成的特点，已广泛应用于生物、化学、材料、光子学和生命科学等诸多领域。然而由于表面等离子体共振在可见光波段具有较大的辐射损耗，导致等离子体共振传感器谐振峰较宽，极大地限制了传感器的性能。本文采用不对称双椭圆柱结构在等离子体共振传感器中引入不对称性，产生Fano共振以实现窄带光谱特性。通过优化结构参数，在681 nm波长处，得到了半高全宽(FWHM)仅为10.8 nm的谐振谷。该传感器在环境折射率1.0~1.1的变化范围内，折射率灵敏度可以达到299 nm/RiU，品质因数可以达到27.8。该传感器在高折射率灵敏度传感应用方面有着巨大的潜力。

一维金属光子晶体薄膜是由金属-介质多层结构组成的等效均匀的各向异性超构材料。相比单层金属膜层，该结构在色散调控方面具有更多的自由度。在该结构中由于表面等离子体激元(SPP)的存在，可实现倏逝波的定向传输。在本文中，等效介质理论、时域有限元差分法(FDTD)的计算结果和实验结果都表明，传输倏逝波的波长、频宽和强度可通过金属光子晶体结构调整实现主动设计。金属膜厚比例越小，传输波长的中心和截止波长越长，频带越宽。当金属膜层厚度小于SPP穿透深度时，可获得宽频段的倏逝波的传输。同时，对金属光子晶体在微波波段的传输性能也进行了研究，发现其在微波波段等效介电常数为负，具有良好的反射性能。该结构的屏蔽效能远大于厚度相近的ITO薄膜的电磁屏蔽效能。在厚度只有几百纳米时，该结构即可实现良好的电磁屏蔽效能。通过金属光子晶体薄膜可实现电磁屏蔽材料的薄膜化、轻质化和可视化。

表面等离子体光学主要研究金属-介质界面上电子和光子的相互作用，以及其导致的异常电磁现象和应用。1998年以来，现代表面等离子体光学催生了一系列突破传统理论限制的新型器件，包括超分辨成像透镜、超衍射光刻镜头、纳米波导和高灵敏度传感器等，被《Nature》杂志社评价为光子学发展史上的二十三个里程碑之一。该领域的先驱人物包括Thomas W. Ebbesen，Harry A. Atwater，William L. Barnes，Naomi J. Halas和 Zhang Xiang等，他们的开拓性工作为本领域的快速发展开辟了崭新的空间，值得本领域研究人员深入学习。