陈薇竹 1,2,3张翠玲 1,2,3邵麟杰 1,2,3何敬锁 1,2,3张岩 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 首都师范大学物理系北京市超材料与器件重点实验室,北京 100048
2 首都师范大学太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京 100048
3 首都师范大学北京市成像理论与技术创新中心,北京 100048
随着太赫兹技术的发展以及全球对6G通信的研究和期望,太赫兹通信技术获得了广泛的关注。但是太赫兹波具有很强的方向性,常常进行端对端的传播,且传播过程中容易被障碍物阻挡,太赫兹通信中的广角和定向传播成为技术难点。设计一种新的广角反射超构表面,其可将入射角为5°~45°的太赫兹波反射聚焦在同一位置,该位置距离样品600 mm,方向为13°。采用共振相位调制原理设计单元结构,利用透镜聚焦原理和相位补偿原理对单元结构进行排布并进行加工。在220 GHz工作频率下进行实验验证,实验结果证实了该器件的功能。所提方案为解决太赫兹6G通信难题提供了一个有效途径,具有一定的应用前景。
6G通信 太赫兹 超构表面 广角 聚焦 6G communication terahertz metasurface wide angle focusing 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811020
谈冲 1,3孙艳 1戴宁 1郝加明 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室,上海 200083
2 复旦大学 光电研究院,上海市智能光电与感知前沿科学研究基地,上海 200433
3 中国科学院大学,北京 100049
红外热敏探测器不管是在**还是在民用领域都有着非常重要的应用。传统的红外热敏探测器主要采用宽光谱吸收的方式,这虽然赋予了器件宽带响应的特点,但同时也会因为引入了不必要的辐射热导而增加本底噪声,从而限制了器件的探测性能极限。研究表明,具有窄带选择性吸收的热敏探测器在特定的条件下可以突破这一极限。经过精心设计的人工微纳结构不但可以实现波长选择性吸收来降低器件的辐射热导,而且由于其具有亚波长特性,还可以大大降低器件的热容,从而为实现高性能的红外热敏探测器提供了可能性。本文在简单介绍红外探测器基本概念的基础上,聚焦测辐射热计、温差电偶和热释电探测器件,回顾总结基于人工微结构体系的光谱选择性红外热敏探测器的相关研究进展。
热敏探测器 光谱选择性 人工微结构 超构表面 thermal detectors spectrally selective artificially engineered nanostructures metasurfaces 
红外与毫米波学报
2023, 42(5): 594
作者单位
摘要
暨南大学纳米光子学研究院广东省纳米光学操控重点实验室,广东 广州 511443
信息技术的发展使得信息加密变得日益重要。光学加密作为一种信息加密手段,具有多维度和高并发速度等优势。然而,传统的光学加密方案往往需要复杂和笨重的光学元件,这导致器件难以小型化和便携化,同时也降低了加密效率。超构表面是一种人工设计的二维平面结构,能够在亚波长尺度上实现对光场的灵活调控,为光学加密提供了一个灵活的平台。近年来,基于超构表面的光学加密方法不断涌现,其利用光在输入端和输出端的多维度来增加加密的复杂度和安全性。基于此,根据加密的端口类型,分别从单一输入端、单一输出端以及输入-输出端联合三个方面对这些方法进行了分析和讨论,并对超构表面光学加密的未来发展趋势进行了展望。
光通信 超构表面 光学加密 多维光场 纳米打印 光学全息 输入-输出端口 optical communications metasurface optical encryption multidimensional light filed nanoprinting optical hologram input-output port 
中国激光
2023, 50(18): 1813004
作者单位
摘要
暨南大学纳米光子学研究院广东省纳米光学操控重点实验室,广东 广州 511443
超构表面是人工设计的二维平面结构,可为光学器件的小型化和集成化提供新的思路。近年来,随着这一领域的不断发展,基于超构表面光学的各种光场调控机理和功能器件被提出。本文以光场操控的琼斯矩阵自由度为出发点,对近十年来的超构表面光学进展进行归类和综述,总结不同自由度琼斯矩阵的设计方法和相应的应用,并展望多自由度的超构器件研究的发展趋势。
超构表面 琼斯矩阵 多自由度 相位调控 振幅调控 metasurfaces Jones matrix multiple degrees of freedom phase modulation amplitude modulation 
光学学报
2023, 43(16): 1623007
冯娟 1王波 1,*陈险峰 1,2,3
作者单位
摘要
1 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海交通大学物理与天文学院,上海 200240
2 上海量子科学研究中心,上海 201315
3 山东师范大学光场调控及应用中心,山东 济南 250358
光的自旋轨道耦合现象在微纳尺度的光与物质相互作用中几乎无处不在。偶极辐射等非傍轴光在空间传播中具有自发自旋轨道耦合,当光遇到各向异性结构、磁性结构、手性结构,以及具有波长尺度空间不均匀的结构时,自旋轨道耦合现象也时常发生。对光的自旋深入研究不仅有利于新光学现象的发掘,还为微纳光场操纵提供了新途径。近些年来,基于几何相位的超构表面在新型自旋光控制中展示出了很多重要应用,实现了多维度、多波长的激光自旋控制,产生了纠缠光子、自旋依赖的偏振热光源等,也发展了一些基于光自旋的超灵敏测量手段。相比而言,光与无序微纳结构相互作用的研究则较少。无序结构内在的随机性使得该体系的自旋轨道耦合变得复杂,光场的表征需要考虑统计特性,为测量、分析带来了一定挑战。此外,随机系统的光子自旋霍尔效应机理还没有完全清楚,随机几何相位涨落或者涡旋都能使光产生自旋霍尔效应,但是两者有很大的物理差异。因此,光子自旋霍尔效应与无序几何相位之间的规律还有待深入探索。首先介绍光的自旋概念、不同体系下的基本自旋轨道耦合现象,然后分析以超构表面为平台研究的二维随机体系对光自旋轨道耦合与光子自旋霍尔效应的影响,包括各向异性无序、磁光涨落、涡旋、随机偶极子辐射等产生的光自旋分离现象。这些研究和分析有利于将来用光自旋霍尔信号作为新的探测和控制手段,研究相互作用体系的相变与演化。
光自旋 超构表面 随机现象 光学涡旋 几何相位 photonic spin metasurface random phenomenon optical vortex geometric phase 
光学学报
2023, 43(16): 1623003
光电工程
2023, 50(5): 220218
王婷婷 1,2,*蔡红星 1,2,**李霜 1,2任玉 1,2[ ... ]曲冠男 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学物理学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学吉林省光谱探测科学与技术重点实验室,吉林 长春 130022
光谱成像具有良好的多维信息获取能力,广泛应用在食品安全、医学诊断、环境监测、伪装识别及**遥感等领域。传统光谱成像系统受到分光器件的限制,其存在体积大、成本高和集成度低等问题。基于新型超构表面的成像光谱芯片可为传感器小型化、低成本提供有效解决方案。随着光谱分析需求的持续攀升,加速了超构表面成像光谱芯片的快速发展。本文综述了近年来超构表面成像光谱芯片研究进展。在此基础上,介绍了本团队最新研究成果,通过创新设计成像光谱芯片体系架构,可同时实现高能量利用率、高空间分辨率、高光谱分辨率,为芯片级光谱成像系统的应用打下良好的基础。最后论述了成像光谱芯片的发展趋势及应用前景,为实现光谱成像系统小型化提供参考。
集成光学器件 成像光谱芯片 超构表面 分光器件 integrated optical device spectral imaging chip metasurface spectroscopic device 
激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106014
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院,北京 100081
三维成像技术具有强大的精细化空间数据描述能力,在消费电子、自动驾驶、机器视觉和虚拟现实等领域已成为最关键的传感技术之一。现有的三维成像技术受到传统折射元件和衍射元件的物理机制限制,难以满足设备小型化、集成化、多功能、大视场、大数值孔径、高分辨等性能要求。超构表面作为由亚波长纳米天线阵列构成的智能表面,能够实现对光场的振幅、相位、偏振等参量的人为调控,具有体积小、高空间带宽积、高效率、多功能、大视场等优势,有望成为新一代光学元件服务于三维成像技术。本文综述了基于超构表面的三维成像技术进展,在超构表面的物理机制和应用优势的分析基础上,详细介绍了超构表面在三维成像技术例如结构光技术、飞行时间法、光场成像和点扩散函数工程中的应用和表现,总结和展望了基于超构表面的三维成像技术面临的挑战和未来发展方向。
超构表面 三维成像 光场调控 小型化 metasurface three-dimensional imaging light field modulation miniaturization 
激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811003
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院,广东 深圳 518055
超构表面为纳米光子器件赋予了更高的自由度与灵活度,使实用的微纳米光子器件的实现成为可能。基于高折射率半导体材料的介质超构表面制备技术可以和半导体集成电路的制作工艺结合,有希望在攻克超构表面大面积和高通量制备技术难题上发挥重要的作用,因此对其光场调控性能和制备工艺的研究是该领域近年来的重要发展方向。本文从硅、氮化硅和二氧化钛等介质超构表面出发,介绍了超构表面高通量制造技术的发展。此外,介绍了基于大面积制造技术实现实际应用的基于纳米光子器件的光学器件,如显示、成像、光调控器件。
光学设计 超构表面 微纳制造 高通量制造 CMOS兼容制造工艺 optical design metasurfaces nanofabrication high-throughput fabrication compatible fabrication technology with CMOS 
光学学报
2023, 43(8): 0822003
作者单位
摘要
南方科技大学工学院材料科学与工程系,广东 深圳 518055
光学超构表面是一种由亚波长尺度的超构单元在面内排布而构成的准二维人工结构材料。研究人员可以通过选择超构单元的材料组成、几何形状对光的振幅、偏振、相位和频率等光场自由度进行灵活调控。聚焦于超构表面在非线性光场调控领域的原理与应用。首先,概述了非线性晶体到非线性超构表面的发展历程。然后,讨论了对称性和几何相位在非线性光学超构表面中的重要作用。最后,介绍了非线性光学超构表面在波前调控、量子信息处理和太赫兹波的产生与调控等领域中的应用。
光学设计 非线性光学 光学超构表面 波前调控 optical design nonlinear optics photonic metasurfaces wavefront engineering 
光学学报
2023, 43(8): 0822002

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