借助人工构建超表面，有望实现无半导体的微电子器件。

螺旋状的波前相位、环状的光强分布以及近乎无限取值的拓扑荷值使得涡旋光束在光通信、微粒操控、旋转目标探测等领域具有潜在的重要应用。与单通道涡旋光束相比，多通道的涡旋光束不仅能够增强信息的容量与安全性，而且能提升粒子捕获以及旋转目标探测数量。目前存在的多通道涡旋光束产生器件，例如达曼光栅、涡旋光栅、相位衍射元件以及空间光调制器等相位型的光学元件产生的涡旋光束阵列存在高阶衍射干扰，点阵能量不均匀，尺寸过大不利于集成度提高等问题，从而限制了其在光学以及光量子学领域的应用。

来自澳大利亚国立大学、德国耶拿大学和美国桑迪亚国家实验室的科研人员Dragomir N. Neshev 等实验演示了一种新型电调Mie-谐振器电介质超表面光谱响应的方法。该技术将为动态显示、全息等新型光电器件的研发铺平道路。

超构表面是一种基于亚波长结构的功能膜层器件，也称超表面或二维超构材料。超构表面可在平面化的亚波长结构内产生异常的相位突变，从而为包括大口径平面成像、电磁虚拟赋形、大视场全息显示等应用提供有效手段。与传统的光学器件相比，超构表面器件具有亚波长尺度相位、振幅、偏振任意调控，轻薄、易集成、低损耗、表面可共形设计等诸多优点，因而受到广泛关注。本文对超构表面的相位调控原理进行分析，并据此对现有的超构表面进行分类，同时介绍了各类超构表面器件的特点和应用，最后对超构表面领域面临的挑战及有待进一步拓展的方向进行展望。

双曲超材料作为电磁超材料的重要分支，因其独特的近场调控特性成为研究的焦点。双曲超表面作为一种特殊新型的平面超材料，具有双曲色散特性，在理论和应用上也与双曲超材料有诸多相似点。与块体双曲超材料相比，由于纵向维度尺寸的大幅度减小从而将电磁波传播限制在二维平面上，双曲超表面表现出更加优异的性能。本文首先介绍双曲超材料的理论、实现和应用，接着介绍双曲超表面及其潜在应用，最后还指出双曲超材料和超表面在真实条件下的局限，及对应用前景作了展望。

传统光学系统(如透镜、波片和全息片等)在光程远大于波长尺度的范围内实现对光波前的调控，其中振幅、相位和偏振的改变均依赖于光束反射、折射和衍射过程所累积的动态光程差。近年来涌现出的平面超薄光学系统因突破了传统设计的局限性而受到各个领域研究人员的青睐。本文着重介绍基于表面等离子激元的超表面在自由空间光场和局域光场波前调控方面的最新进展，阐述相关机理和具体应用，并结合国内外研究现状，分析现有技术存在的瓶颈且对该领域未来的发展趋势进行探讨和展望。

如何在低阈值小尺度(毫瓦或皮焦量级、微米以下)情况下激发非线性光学效应是近年来光学领域研究的重要课题。该研究最直接的应用需求就是光子集成芯片，这是未来实现超高速、大容量信息网络体系的基础。光子晶体具有类似于半导体能带的光子禁带(PBG)，被誉为“光子半导体”，为人们提供了一种新颖而又实用的操纵光子的物理手段，使低阈值、可集成非线性效应产生成为可能。越来越多的非线性效应在光子晶体中已经被发现，例如光子晶体慢光、带隙孤子、电磁感应透明、二次谐波产生、光学双稳态等，本文将着重对可用于光子集成器件开发的光子晶体非线性效应研究领域的一些主要成果和进展进行总结，介绍其相关应用并对光子晶体非线性效应研究作出展望。

针对现有电力光学电流传感中法拉第旋转角的非线性测量、解调模式的光强依赖性等问题，本文设计了一种环型亚波长偏振光栅，其光栅矢量径向分布，可将偏振光的偏振分布转化为光斑强度分布并与偏振面同步旋转。应用琼斯矩阵对其偏振特性进行分析，运用严格耦合波理论对光栅进行仿真分析与优化设计，并制备了辐射状的环型铝金属光栅。测试结果表明，光栅TM光的透过率大于80%、整体消光比大于100，可实现对光偏振态的直接检测，并具有线性测量范围大、测量结果不依赖于光的绝对强度等优点，可用于基于图像分析的偏振检测技术。

本文报道了一种基于聚合物分散液晶的电控全息变间距光栅。采用柱面波和平面波干涉得到具有变间距的干涉条纹，并将此条纹记录于聚合物分散液晶材料中。实验分析研究了该光栅的空间频率、衍射特性和电场调控特性。光栅的空间频率变化范围和趋势与理论计算公式相匹配，实验结果表明光栅衍射效率与曝光光强和时间存在一定的关系。空间频率在530 mm-1~650 mm-1内的光栅衍射效率能达到70%以上。光栅的阈值电压为2.4 V/μm，上升沿和下降沿时间分别为300 μs和750 μs。该光栅不但具备了普通变间距光栅的优点，而且还具备了聚合物分散液晶的电场调控的特性，在光纤通信，光电探测及光谱探测等领域具有一定的应用前景。

制备双金属电极的绿光微腔器件，其结构为Al(15 nm)/MoO3(4 nm)/2T-NATA(10 nm)/NPB(15 nm)/NPB: C545T(x%, 20 nm)/Alq3:C545T(4%, 20 nm)/Bphen(35 nm)/LiF(1 nm)/Al(200 nm)，其中x为掺杂浓度。实验表明:当掺杂浓度为3%时，器件有最好的光电性能，记为器件B1。为分析微腔效应，制备基于ITO的参考器件B2。B1和B2色坐标分别为(0.289, 0.620)和(0.317, 0.557)，所以微腔器件的发光颜色更绿。在100 mA/cm2时，器件B1和B2的亮度分别为5076 cd/m2和4818 cd/m2，且最大亮度为9277.7 cd/m2，10440 cd/m2;在100 mA/cm2时，器件B1和B2的发光效率为6.0 cd/A和5.61 cd/A，且最大发光效率分别为8.6 cd/A和7.97 cd/A。与参考器件相比，绿光微腔器件具有更好的发光效率和颜色纯度，其主要归因于微腔效应。

导读：超表面是超构材料发展的新趋势，其二维电磁调控能力使其摆脱了传统光学和电磁器件对材料厚度和面形的依赖，为器件的微型化、集成化开辟了全新的技术途径。众多研究人员为超表面领域的快速发展做出了贡献，使相关技术逐步走向工程应用。本期着重介绍其中几位代表性先驱人物的研究贡献，包括量子级联激光器发明人FedericoCapasso，频率选择表面领域奠基人Ben A. Munk，以及光波段负折射材料先驱人物Vladimir M. Shalaev。