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非对称介电超表面中的非线性衍射
摘要： 超表面为纳米尺度下光场的调控与操纵提供了全新且极具前景的机制。虽然多数超表面设计用于线性工作区间，但最新研究表明，通过操控高阶极化率项，此类超表面也能产生非线性信号。因此，超表面无需像传统非线性晶体那样依赖光传播过程即可产生额外谐波。现有研究多基于金属材料的非线性特性，本文则报道了采用非晶硅制备的谐振介电超表面的设计、制造及实验表征，该结构能产生并调控二次谐波光场并控制其衍射图样。如论文所示，光的二次谐波产生遵循依赖于超原子不对称性的选择定则。鉴于硅晶体具有中心对称性，非晶硅中产生二次谐波信号的现象引人深思——实际上，二次谐波信号主要源自超原子表面。正是纳米结构的运用提高了表体比，从而实现了二次谐波产生。此外，该超原子通过利用其在基频与二次谐波频率处的光谱共振来增强电磁场，进而促进二次谐波信号的产生。
关键词： 超表面、非线性光学、介质超表面、相位梯度超表面
更新于2025-09-23 15:23:52
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超构光学与连续体中的束缚态
摘要： 我们探讨了与连续体束缚态（BICs）物理相关的超表面光学与纳米光子学最新进展。这类共振态源于亚波长高折射率介电米氏谐振纳米天线或全介质超表面所支撑的光导结构中泄漏模式间的强耦合。首先简要回顾BIC物理在孤立亚波长粒子应用中的最新发展，重点关注由产生高品质因子（高Q值）共振态的粒子内部强场增强所带来的非线性纳米光子学新机遇——这种准BIC态可由亚波长粒子支撑。其次讨论BIC物理在全介质光学超表面的新应用：当打破对称性的超原子调谐至BIC条件时，可显著提升平面光学介质结构的Q值。我们还展示了关于非线性高Q值超表面的原创成果，预测通过智能调控准BIC态附近介质超表面的不对称参数，能大幅提高频率转换效率。
关键词： 连续体中的束缚态、高品质因数谐振、纳米光子学、非线性纳米光子学、束缚态诱导透明(BICs)、介质超表面、超构光学
更新于2025-09-09 09:28:46
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利用独立多通道光学介质超表面进行信息编码
摘要： 信息加密与安全是信息技术的前提条件，而光学超表面因其能任意调控光的波长、偏振、相位和振幅，成为实现这一目标的可行方案。目前，超表面仅能通过一维（1D）模式（单一波长或偏振维度）进行信息编码，且独立信道组合有限。本研究通过多路复用设计介电超表面，实现了波长与偏振二维（2D）模式的信息编码。实验验证了由两种圆偏振态（RCP和LCP）及三种可见光波长（633 nm、532 nm和473 nm）构成的六个独立信道可产生63种组合，与一维模式下三个独立信道仅能产生7种组合形成鲜明对比。这种二维编码策略显著提升了加密安全性，为多通道信息加密、防伪、光数据存储及信息处理中的信息安全等级提升开辟了新途径。
关键词： 潘查拉特南-贝里相位、光子自旋依赖态、多通道、信息处理、多波长、介质超表面
更新于2025-09-04 15:30:14