作為一種新概念，超(構(gòu))表面通過(guò)對(duì)亞波長(zhǎng)尺寸的單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理排列，能夠控制光的振幅、相位、偏振等光參量及其色散特性，進(jìn)一步可以控制宏觀波前分布，提供了一種強(qiáng)大的光場(chǎng)調(diào)控方式。得益于小像素尺寸和強(qiáng)光場(chǎng)調(diào)控能力，超表面在超透鏡、分光器、雷達(dá)天線等應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)展露鋒芒，為解決現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)體積重量較大、集成度較低等難題提供了全新的技術(shù)途徑?！豆怆姽こ獭吩缭?017 年就出版過(guò)“超表面”專題，引起了行業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，其中《超表面相位調(diào)控原理及應(yīng)用》一文在中國(guó)知網(wǎng)上被引超百次，下載超三千次。近年來(lái)，超表面領(lǐng)域的理論和應(yīng)用研究取得了顯著進(jìn)展，各種新型超表面的調(diào)控理論和功能器件不斷涌現(xiàn)，因此我們于2023 年策劃了“超表面光場(chǎng)調(diào)控專題”，共收錄15 篇綜述或研究型論文，從基于超表面的光場(chǎng)調(diào)控和相關(guān)應(yīng)用兩個(gè)角度介紹超表面的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，將在《光電工程》2023 年第8、9 期分批刊出。

專題一側(cè)重于介紹超表面光場(chǎng)調(diào)控功能方面的進(jìn)展，包含四篇綜述論文和四篇研究論文，內(nèi)容涵蓋表面波遠(yuǎn)場(chǎng)輻射調(diào)控、光譜成像、復(fù)雜矢量光場(chǎng)、可調(diào)超表面、多功能超表面、消色差超表面等。其中，《片上光學(xué)近場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射調(diào)控》介紹了超表面對(duì)表面波輻射場(chǎng)的相位、振幅、偏振態(tài)等多種參量的調(diào)控能力，以及表面波定向輻射、特殊光束激發(fā)、全息成像等復(fù)雜波前調(diào)控。《基于超構(gòu)表面的光譜成像及應(yīng)用研究進(jìn)展》聚焦于不同機(jī)理的超表面光譜成像及其在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用，展望了超表面光譜成像的發(fā)展方向。《超表面實(shí)現(xiàn)復(fù)雜矢量渦旋光束的研究進(jìn)展》闡述了超表面利用多種相位理論生成的不同矢量渦旋光束的特性和優(yōu)勢(shì)，以及未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇?！秳?dòng)態(tài)可調(diào)諧超表面的研究進(jìn)展與應(yīng)用》綜述了動(dòng)態(tài)超表面在成像、顯示、光場(chǎng)調(diào)控等領(lǐng)域的應(yīng)用，總結(jié)了目前的主要問(wèn)題及未來(lái)的發(fā)展方向?！度诤峡疹l復(fù)用和近遠(yuǎn)場(chǎng)復(fù)用的多功能超表面圖像顯示》提出了一種融合空間頻率復(fù)用和近遠(yuǎn)場(chǎng)復(fù)用的多功能超表面圖像顯示技術(shù)，提升了超表面的信息存儲(chǔ)容量，為光學(xué)加密、光學(xué)防偽等領(lǐng)域應(yīng)用提供了新思路?！秾掝l消色散超表面全息成像》提出了將深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型用于被動(dòng)式超表面全息圖設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了消色散寬頻超表面全息成像?！痘谙嘧儾牧螱e2Sb2Se4Te1的可切換邊緣檢測(cè)與聚焦成像超表面》報(bào)道了一種在不借助4f 成像系統(tǒng)的情況下實(shí)現(xiàn)可切換邊緣檢測(cè)與聚焦成像的超表面。《超振蕩望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)中球差影響分析》分析了超振蕩望遠(yuǎn)系統(tǒng)中球差對(duì)成像的影響，確定了系統(tǒng)對(duì)初級(jí)球差的容許范圍。

專題二側(cè)重于介紹基于超表面的光場(chǎng)調(diào)控應(yīng)用方面的進(jìn)展，包含四篇綜述論文和三篇研究論文，內(nèi)容涵蓋可重構(gòu)太赫茲超表面、輻射波及相位調(diào)控、無(wú)反射超表面、多波束旋轉(zhuǎn)、折射率傳感、光學(xué)運(yùn)算等。其中，《基于硫?qū)倩锵嘧儾牧系目芍貥?gòu)太赫茲超表面器件的研究進(jìn)展》總結(jié)了GST 在太赫茲波段的光譜特性和可逆相變條件，以及基于GST 的超表面對(duì)太赫茲波振幅、偏振及波前的非易失、可重構(gòu)和多級(jí)操縱的前沿研究?！峨姶懦砻鎸?duì)輻射波的調(diào)控與應(yīng)用》著重介紹了折疊陣超表面、法布里-珀羅超表面、漏波超表面和輻射式超表面，并從無(wú)源與有源的角度介紹了四類(lèi)超表面對(duì)輻射波的調(diào)控機(jī)理與應(yīng)用?！度饘俪砻嬖陔姶挪ㄏ辔徽{(diào)控中的應(yīng)用及進(jìn)展》綜述了全金屬超表面的研究進(jìn)展，及其在構(gòu)建高效、多功能平面光學(xué)器件及多頻譜電磁隱身中的相關(guān)應(yīng)用及其發(fā)展方向?！稛o(wú)反射電磁超構(gòu)表面研究進(jìn)展》從惠更斯原理、電磁諧振、布儒斯特效應(yīng)三個(gè)方面闡明了無(wú)反射超構(gòu)表面的基本原理及其重要應(yīng)用，包括異常折射、偏振操控、超構(gòu)減反膜、電磁波完美吸收等。《一種多波束可旋轉(zhuǎn)的金屬波導(dǎo)太赫茲陣列天線》所提出的太赫茲陣列天線可將入射波的兩正交偏振分量分別轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度分布一致、階數(shù)相反的渦旋波束，通過(guò)改變兩分量的相位差可實(shí)現(xiàn)45°偏振方向上波束的干涉圖樣發(fā)生旋轉(zhuǎn)?！痘跍?zhǔn)連續(xù)域束縛態(tài)介質(zhì)超表面的光微流折射率傳感研究》報(bào)道了一種quasi-BIC 介質(zhì)超表面折射率傳感器，并利用電子束光刻技術(shù)結(jié)合注塑工藝完成了樣品光流控結(jié)構(gòu)的制備及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。《拓?fù)鋬?yōu)化超表面的偏振復(fù)用光學(xué)微分運(yùn)算》設(shè)計(jì)了一類(lèi)偏振復(fù)用的格林函數(shù)法光學(xué)模擬計(jì)算超表面結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在正交偏振態(tài)下，分別呈現(xiàn)明場(chǎng)成像與一維二階微分運(yùn)算，以及偏振控制微分方向的復(fù)用微分系統(tǒng)。

希望本次專題能夠通過(guò)報(bào)道超表面在光場(chǎng)調(diào)控方面的研究進(jìn)展和應(yīng)用潛力，展現(xiàn)領(lǐng)域涌現(xiàn)的新理論、新方法和新應(yīng)用，為廣大同行開(kāi)展相關(guān)研究與合作交流提供參考。