摘要：电磁超表面属于超材料的一种,是由许多亚波长纳米结构单元组成的二维功能性平面结构.根据惠更斯原理,超表面阵列可以任意调控光波的相位、振幅和偏振.与传统器件相比,基于这种超材料设计的光学功能器件最大的优势是其具有极薄的厚度.本文首先介绍了广义斯涅耳定律以及纳米单元结构调控相位的基本原理,重点归纳了电磁超表面在透镜成像技术方面的研究进展,包括等离子体超表面、全介质超表面以及金属/介质混合式超表面在成像方面的应用,最后指出了超表面在成像方面尚未解决的前沿问题以及与实际应用接轨的重要问题,希望能为以后的深入研究提供一定的参考和借鉴.

摘要：等离激元学连接着光子学和电子学,在光产生、显微显示、数据存储、光集成和光子芯片、传感技术和纳米制造技术等方面展示出重要应用,正极大地促进既拥有纳米电子学的尺寸又兼有介电光子学速度的新一代信息材料和器件的发展.但是,传统上绝大部分等离激元材料和器件都是基于静态的设计,即一旦被制备,其性能也就确定,人们无法根据需求进行实时的主动调控.因此,近年来人们开始从应用需求出发,致力于研制动态调控的等离激元材料和器件.本文总结等离激元材料和器件的动态调控研究进展,给出动态调控等离激元材料和器件的基本原理,即通过动态改变材料中金属微纳结构的等效介电函数、动态调节系统外部环境、动态控制结构中的耦合效应等,实现对等离激元材料和器件性能的实时动态控制.在此基础上,分别以等离激元材料、等离激元超构材料、等离激元超构表面等为例,展示在电、光、力、温度、环境等外部作用下相关材料和器件性能的实时改变和动态控制,期望推动发展新型亚波长光电功能材料和器件.

摘要：本文在一维金属光栅嵌入磁性介质的体系中实现了横向磁光克尔效应的增强.通过最优化金属光栅的嵌入深度来有效激发磁性介质中的波导模式与金属条带上的局域等离激元模式,从而使横向磁光克尔效应的响应得到巨大增强.本文提出了一种用于增强横向磁光克尔效应的新型等离激元微纳结构,这种结构可以应用于高性能磁光器件的设计.

摘要：作为表征光具有振动偏向性的本征参量,一直以来偏振都是光场空域调控中重要的研究对象。相较于传统标量光场,具有偏振非均匀分布的矢量光场强调了这种振动偏向性会存在空间差异。早期研究者对矢量光场的调控研究仅限于单个二维平面,主要实现单一偏振参量的模式控制;在此基础上研究人员又对其振幅与相位进行控制,实现了涵盖三个基本调控自由度的多模态矢量光场生成。近年来随着多模态矢量光场在光信息传输、焦场设计、光学微操纵等领域的深度应用,其调控效率的提高与调控维度的纵向延伸两方面研究内容备受关注。研究人员一方面减少调控过程中不必要的能量损耗,另一方面对多模态矢量光场在三维空间中的的空间构型与传播演化过程进行了研究,总结了纵向变化规律,阐明了纵向调控机制,论证了纵向调控可行性。本文回顾了近年来多模态矢量光场的三维空域调控研究进展,首先介绍了数个近年来提出的具有高效化、紧凑化特点的新型矢量场生成装置;之后概述了三种目前相对有效的可实现三维空域多模态控制的矢量场调控方法及其相关调控案例,第一种方案考虑衍射过程,后两种方案则适用于聚焦过程;最后进行了简要总结与展望。

摘要：最近几年,随着全球气候变化,全球温度升高的趋势越来越明显,特别是今年夏天美国高温天气造成多地火灾,阿联酋甚至出现70多摄氏度的极端高温天气,我国部分地区超出正常气温的天气也常有发生.因此,开发极端炎热天气环境中的绿色低碳的降温技术,对于解决气候变化所面临的各种问题,具有越来越重要的意义.个人热管理(personal thermal management)对人体周围微环境的高效调控能力,可以帮助人类应对全球变暖背景下的户外极端气候条件.

摘要：超构表面是由精心设计和排布的亚波长纳米单元组成的平面元件,其可以在微观尺度下调制电磁场,从而实现波前的任意调控。目前,它已被用来灵活地操纵相位、偏振、振幅等各种光学参数。超构透镜是超构表面中相当重要且非常活跃的一个研究方向,由于其厚度在波长量级,与传统光学透镜相比,能够显著增加光学器件的集成度并且降低结构复杂度。但是,单元结构材料的固有色散以及结构几何形状衍射效应导致的色差会严重影响超构透镜的成像质量,从而限制了其在光电子器件中的潜在应用。本文首先讨论超构透镜控制色差的原理。随后回顾了几种重要的成像应用,包括分立波长消色差,宽带聚焦成像,光场成像等重要的成像系统。最后,本文对超构透镜未来的发展方向和应用前景做出展望。

摘要：从分析超构单元的相位调控原理入手,讨论如何利用多个光学自由度实现多功能的光学响应。作为验证,以非晶硅矩形纳米柱组成的超构表面为例,展示了不同相位机制对光场的多维度调控能力。该研究为超构表面的灵活设计提供理论支持,同时对多功能超构器件的研究进展进行介绍和展望。

摘要：光学超构表面以其在亚波长尺度下精确塑造光场的能力,开辟了设计高分辨率、多功能、超紧凑光学器件的新范式。立足于多维光场的视角,全面回顾了超构表面在推进下一代光学成像与显示系统方面的创新性思路与进展。结合相关智能算法,综述了超构表面在多维成像、全息显示以及这些技术交叉领域的应用,探讨了其在计算成像、超分辨成像、可调谐显示技术,以及与光学微操控和量子技术协同发展方面的潜力。最后,对超构表面技术在成像与显示领域的广泛应用前景及未来研究方向进行了展望。

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：综述了可拉伸超韧水凝胶的设计原理及其在组织工程和柔性电子器件领域的应用.通过将网络结构层次、化学结构、增韧机制与宏观力学性能相结合,重点讨论了单网络水凝胶、双网络水凝胶、纳米复合水凝胶及其它水凝胶等可拉伸超韧水凝胶的研究进展,并总结和展望了新思路和新方向.