光學(xué)超構(gòu)材料(Metamaterials)的快速發(fā)展為人類提供了在亞波長尺度下調(diào)控光的傳播的豐富手段。很多新奇的光物理現(xiàn)象,例如負(fù)折射、超分辨透鏡和隱身斗篷等都可以通過設(shè)計(jì)功能基元的有效介電常數(shù)來實(shí)現(xiàn)。在光波段,三維納米加工的困難和金屬結(jié)構(gòu)的光損耗不利于超構(gòu)材料的廣泛應(yīng)用。自二維超構(gòu)表面(Metasurface)概念提出以來,超構(gòu)表面在降低三維超構(gòu)材料加工難度、提高光學(xué)效率方面,特別是控制光的功能基元的幾何位相等方面取得了眾多突破性進(jìn)展。近來,超構(gòu)表面在高效率全息成像、超薄光學(xué)波片、高數(shù)值孔徑的平面透鏡等領(lǐng)域已經(jīng)表現(xiàn)出極高的應(yīng)用潛力。超構(gòu)表面的研究進(jìn)展極大豐富了利用超構(gòu)功能基元實(shí)現(xiàn)對電磁場 (可見光、近紅外光,太赫茲、微波等波段) 進(jìn)行調(diào)控的手段,為設(shè)計(jì)新型光學(xué)元件提供了新技術(shù)。
當(dāng)前,超構(gòu)表面的研究主要集中在線性光學(xué)的范疇。但毫無疑問,非線性光學(xué)響應(yīng)例如倍頻、三倍頻、光致折射率變化等過程,將為光學(xué)超構(gòu)表面的功能基元賦予新的可調(diào)控自由度。此綜述文章從非線性光學(xué)超構(gòu)表面的材料選擇、對稱性,非線性手性光學(xué)超構(gòu)表面,非線性光學(xué)相位調(diào)控,非線性光光束調(diào)控,光開關(guān)與調(diào)制五個方面詳細(xì)介紹了非線性光學(xué)超構(gòu)表面的最新進(jìn)展。文章最后對非線性光學(xué)超構(gòu)表面在太赫茲非線性光學(xué)、量子信息處理等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用的前景作了展望。
掃碼關(guān)注,查看更多科技成果