亚波长光学

Engineering ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (2) : 1 -2. DOI: 10.1016/j.eng.2025.01.004

Editorial

亚波长光学

罗先刚 ^a^,^b^,^c ,
滕京华 ^d ,
蒲明博 ^a^,^b^,^c^,^e

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Editorial for the Special Issue on Subwavelength Optics

Xiangang Luo ^a^,^b^,^c ,
Jinghua Teng ^d ,
Mingbo Pu ^a^,^b^,^c^,^e

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罗先刚,滕京华,蒲明博. 亚波长光学[J]. 工程（英文）, 2025, 45(2): 1-2 DOI:10.1016/j.eng.2025.01.004

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亚波长光学通过探索亚波长尺度下的新现象，为研究光与物质相互作用开辟了新途径。近几十年来，对基础理论的深入研究与微纳加工技术的进步，极大地推动了亚波长光学的发展，并使其广泛应用于各个领域。例如，表面等离子体亚波长光学的进展使光能够突破衍射极限，为超衍射极限的成像、波导和传感等变革性应用奠定了基础。此外，亚波长相位调控技术的进步突破了经典斯涅耳定律对波前工程的限制，催生了众多新型平面光学器件。同时，亚波长光学的发展使光学元件得以集成于单个芯片，促进了光学系统的微型化。

本期专题旨在助力亚波长光学技术的发展，重点介绍了其在基础理论、核心技术和工程应用方面的前沿进展，涵盖的主题包括非线性光学、手性光学、光学奇点以及基于亚波长光学的功能器件等。

本期中，综述文章《非线性超构器件——从等离激元到介电质》分析了等离子体与介电材料诱导非线性光学特性的理论框架，并探讨了能够激发强谐振模式以提升效率的等离子体与介电非线性超构器件。研究人员还讨论了超构器件中非线性相位调控技术对提升效率和辐射整形的作用机理。

题为《通过调控光场和纳米结构以增强手性光学信号的方法》的综述聚焦于当前的手性光学研究。研究人员介绍了手性的基本理论，并重点评述了利用人工纳米结构增强手性信号的最新成果，特别关注了用于放大手性信号的光散射和米氏共振等机制。

文章《时空光学涡旋中的轨道-轨道相互耦合》首次揭示了纵向轨道角动量（OAM）与横向OAM之间的耦合。该研究在光聚焦过程中，观测到由三维时空光学涡旋携带的纵向OAM与横向OAM之间的一种新型轨道-轨道耦合现象。

文章《复合超透镜实现无畸变成像》提出了一种使用复合超透镜进行按需畸变操控的通用方法。研究表明，双层超表面架构提供的额外自由度使得定制与角度相关的图像高度关系成为可能，进而实现畸变控制，同时最小化其他单色像差。

文章《具有旋转与镜像对称性的光子微结构中的光学奇点——一种统一理论框架》从对称性角度重新审视了微结构中光学奇点的生成过程。所提出的理论方案表明，对称微结构的本征模能够在不同分量中支持多重相位奇点。此外，研究人员证明，与光学奇点相关的拓扑不变量受微结构对称性保护，并提出了“对称匹配条件”，用以阐明特定类型光学奇点的激发机制。

文章《面向高分辨率非视距成像的矢量数智光学》提出了利用矢量数字全息光学进行高分辨率非视域成像的概念。该技术通过反馈算法智能优化激光光斑的偏振和波前，以在随机散射墙后形成近乎完美的聚焦图案。继而在墙体的光学记忆效应范围内对物体表面进行扫描，最终实现具有高信噪比、高分辨率的非视距成像。

文章《基于高正交性随机超表面信道的杂化层光学数据存储》提出了混合层光学数据存储的概念。该技术利用高正交性随机超通道，将光学信息记录到一个物理层和多个虚拟层中。在虚拟层中，通过全息术成功重建了32幅图像，实现了2.5 Tbit·cm^-3的数据容量。

文章《面向光纤模式解复用与通信的神经超表面路由器》展示了一种通过深度学习优化的神经元路由器。该器件实现了空间多模分离并支持多通道通信，具备可扩展性、兼容性和超紧凑性的潜力。基于此，研究人员设计并提供了一个模分复用通信系统，该系统容量高达每秒100 Gbps，符号错误率低至10^-4量级。

文章《基于时间演化的轨道角动量模式复用信道深度路由》介绍了一种基于OAM模式时间演化的新方法。该方法利用菲涅耳衍射矩阵作为幺正算子，实现了OAM模式向量的高维正交变换，同时可在传输过程中操控光束的传播方向和空间位置，从而打破光束的传播不变性并实现时间演化。

我们谨向所有为本期专题投稿的作者致以诚挚的谢意，并衷心感谢审稿人和编辑的辛勤工作。希望本期专题能为相关研究人员和工程师提供助益，并推动亚波长光学研究的深入发展。