光学超构表面与光子自旋角动量

光学超构表面是一种能够对电磁场在亚波长尺度上进行调控的超薄人工界面。其理念源于三维超材料、形貌类似传统的二元光学结构器件。超构电磁界面的重要性不仅在于概念上的新颖，更在于对光学、材料、物理等领域的启发。在此，我们将讨论光的自旋角动量在光-超构界面相互作用过程中的演化及如何利用光的几何相位设计高效率的全息光学元件。例如，通过设计过高反射率超构界面，可实现连续相位梯度、广角、宽光谱及高达80%转换效率的全息显示。此项技术在三维显示、防伪，激光光束整形等领域具有重要应用前景。 光的几何相位也同样适用于研究非线性光学过程。例如，我们从理论和实验上揭示了非线性光学二次、三次谐波（Second- and Third-Harmonic Generation）辐射过程与超构界面的旋转对称性之间的关系。我们首次将非线性光学几何相位的概念引入到非线性光学超构界面的研究中，并在实验上成功验证了如何利用超构电磁表面实现非线性极化相位的连续可调。受以上工作启发，我们也验证了一个比较有意思的物理现象：非线性光学中的旋转多普勒效应，在此一并与大家分享。