非線性光學超構表面
光學超構材料(Metamaterials)的快速發展為人類提供了在亞波長尺度下調控光的傳播的豐富手段。很多新奇的光物理現象,例如負折射、超分辨透鏡和隱身斗篷等都可以通過設計功能基元的有效介電常數來實現。在光波段,三維納米加工的困難和金屬結構的光損耗不利于超構材料的廣泛應用。自二維超構表面(Metasurface)概念提出以來,超構表面在降低三維超構材料加工難度、提高光學效率方面,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展。近來,超構表面在高效率全息成像、超薄光學波片、高數值孔徑的平面透鏡等領域已經表現出極高的應用潛力。超構表面的研究進展極大豐富了利用超構功能基元實現對電磁場 (可見光、近紅外光,太赫茲、微波等波段) 進行調控的手段,為設計新型光學元件提供了新技術。 當前,超構表面的研究主要集中在線性光學的范疇。但毫無疑問,非線性光學響應例如倍頻、三倍頻、光致折射率變化等過程,將為光學超構表面的功能基元賦予新的可調控自由度。此綜述文章從非線性光學超構表面的材料選擇、對稱性,非線性手性光學超構表面,非線性光學相位調控,非線性光光束調控,光開關與調制五個方面詳細介紹了非線性光學超構表面的最新進展。文章最后對非線性光學超構表面在太赫茲非線性光學、量子信息處理等領域的潛在應用的前景作了展望。
南方科技大學
2021-04-13