Based on current trend of metasurface for controlling light field, this project focuses on the key scientific problems of "from a single-parameter, single-function to multi-parameter, multi-function, from passive device to active modulation device", to explore the realization of multi-functional dynamic metasurface devices. The main research tasks are as follows: (1) Establishing physical mechanism of novel type anisotropic meta-atom for joint- or single physical quantity control of light field to reveal the relationship between the geometric parameters and the light field modulation, which can provide the theoretical guidance for the multi-task and multi-function applications. (2) Investigating the optical behavior of hybrid metasurfaces composed with functional materials under external excitations, to reveal its underline physical mechanism for precise modulation and optimized performance. (3) Building intelligent, simple, effective, stable, reliable and highly repeatable active metasurface, and developing multiplexing algorithm combined with suitable tuning schemes, to achieve switching, deflection, channel switching and other modulations, which is expected to break through the limitations of traditional optical components, and further improve the information capacity and expand the application areas. Through the systematic studies, this project aims to provide a solid theoretical basis and experimental verification for the development of a new generation of flat, ultra-thin, sub-wavelength pixels, high efficiency and practical dynamic multifunctional metasurface devices.
针对当前超颖表面对光场调控的发展趋势,围绕“由单一参量、单一功能到实现多参量、多功能应用,由被动器件到主动调制器件”的关键科学问题,深入探索实现多功能主动可调超颖表面器件的科学途径和技术手段,具体包括:建立超颖表面结构单元对光场多参量联合或单独调控的物理机制,引入更多灵活的设计自由度,为多任务、多功能应用提供理论指导;分析外加激励下超颖表面与功能材料复合结构对光场宏观性质的调控/依赖关系,揭示其内在物理机制,实现精确调控和性能优化;构筑智能化、简单有效、稳定可靠、可重复性高的超颖表面主动调控器件,发展复用算法并结合可调机制,设计整体调控方案,实现光开关、偏折、通道切换等多功能的调控效果,从而有望突破传统光学元器件的限制,进一步提高信息容量和拓展应用领域。通过本项目研究,为发展新一代平面超薄化、亚波长像素、高效实用的主动可调超颖表面器件提供坚实理论基础和实验验证。
本项目针对当前超颖表面对光场调控的发展趋势,围绕“由单一参量、单一功能到实现多参量、 多功能应用,由被动器件到主动调制器件”的关键科学问题,深入探索实现多功能主动可调超颖表面器件的科学途径和技术手段。主要研究成果包括:(1)研究多维度超颖表面全息原理,实现了超颖表面多通道矢量全息的显示与加密,同时调制光谱和空间信息的彩色印刷与彩色全息,光子筛定量关联振幅全息,多层级联超颖表面的非对称传输及偏振编码,以及级联超颖表面全息秘钥分享等一系列原创成果;(2)研究多功能超颖表面光场调控特性,实现了基于集成超颖表面的宽带消色差透镜,曲面共形超颖表面,双焦超颖透镜实时数字全息记录与压缩感知再现,可选择衍射级次激发器件,以及自定义轮廓的广义涡旋光束产生等工作,扩展超颖表面功能应用范畴;(3)研究主动调超颖表面实现可切换的功能应用,实现了基于超颖表面-相变材料,超颖表面-液晶材料,以及镁材料氢化动力学响应的主动相位调制和可切换全息;同时,利用光场特性如偏振、空间结构光分布等,实现了码分复用和矢量动态全息显示,提高信息容量。上述研究成果发表SCI论文36篇,包括Light: Science & Applications、Science Advances、Nano Letters、Advanced Functional Materials、ACS Nano等国际顶级期刊,其中绝大多数为一区或顶级期刊。授权专利15项。本项目研究成果为实现新一代超薄、微小尺寸、高分辨率、高效智能的平面光电功能器件提供基础理论、实现方法及关键器件等方面的重要支撑。
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数据更新时间:2023-05-31
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