摘要：光学超构材料是一种人工设计的微结构材料,它的出现打破了传统材料设计思维的局域性,为在微纳尺度上人为调控电磁波提供了新的范式,实现了具有超越自然界常规材料的光学性质.尤其是超构材料具有将光和电磁辐射耦合到亚波长尺度的能力,满足了高速发展的现代科学技术对光学元器件的高性能、微型化以及集成化的新要求.因此,基于超构材料的光子芯片带来很多令人鼓舞的应用,如突破衍射极限的完美成像、多功能的集成光学器件等.更有意思的是,超构材料光子芯片还可以用来模拟一些广义相对论的现象,尤其是探索一些尚未被实验证实的与引力相关的现象.本文从不同类型的超构材料芯片出发,简要介绍了在光学超构材料芯片上开展的类比引力的研究,最后对其发展现状、优势与面临的挑战进行了相应的总结与展望.

摘要：非线性薛定谔方程(nonlinear Schrodinger equation,NLSE)是多类物理现象所遵守规律的共同数学形式。在光学系统中,NLSE可以描述激光脉冲在介质中传播的时空演化;在天文学中,可以描述引力透镜、波动暗物质纤维等天体和观测现象(所谓薛定谔―泊松方程系统,SPE),甚至可以巧妙地用来类比强引力场现象(所谓爱因斯坦Klein-Gordon系统,EKG)。从仿真原理、光路设计、实验结果、天文诠释等方面,详细介绍了非线性光学仿真实验在天文学领域的应用和进展;并简要展望了未来开展非线性光学实验,仿真各种波动暗物质结构的演化之前景。

摘要：超表面是一种亚波长厚度的二维超构材料,可高效调控电磁波的近场辐射,而变换光学提供了通过设计材料的电磁参数来调控电磁波以预设路径进行传播的理论方法。利用变换光学概念可以模拟广义相对论中弯曲时空的现象。介绍了利用超表面波导开展类比引力的实验工作,模拟宇宙早期暴胀过程中所产生的一维拓扑缺陷——宇宙弦,观察在拓扑非平庸宇宙弦时空中电磁波的定向散射。此外,在超表面波导中引入材料损耗,对希格斯场的相变利用光学模式的对称性破缺进行模拟。对研究现状进行综述,并结合目前研究基础分析超表面的研究前景及发展趋势。