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首页>> news>> 2023年8月组内文献阅读汇报



Overcoming losses in superlenses with synthetic waves of complex frequency


在传统的光学成像中,阿贝衍射将特征尺寸的分辨率限制在λ/2n。这种限制是由于倏逝波所携带的亚波长信息的丢失(大波矢分量丢失)。为了克服这一限制,人们提出了一种负折射率透镜来增强倏逝波,以恢复成像的深亚波长分辨率。随后,人们提出了利用具有负介电常数的天然材料或具有沿不同方向介电常数混合符号的双曲材料制成的超级透镜来实现亚衍射极限成像。然而,在具有负参数的材料中,损耗是不可忽略的,这降低了超级透镜的深亚波长信息,严重影响了成像的分辨率。为了补偿这些损耗,研究者提出可以将增益材料引入超材料设计或等离激元中,但这些装置极其复杂,同时增益不可避免地会引入系统的不稳定性和噪声。有人提出,具有时间增长或衰减行为的复频波(Complex frequency wave, CFW)可以提供虚拟吸收或虚拟增益。提出了一些理论方案,通过激发具有时间衰减的CFW来恢复表面等离激元所携带的深亚波长信息。然而,从实用的角度来看,在光学系统中合成CFW是具有挑战性的。为了应对这一挑战,来自香港大学的张霜教授、张翔教授、帝国理工学院的John Pendry教授、国家纳米科学中心的戴庆研究员团队携手合作,提出一种新思路,采用多频方法合成了CFW信号。由于截断的CFW可以表示为多个频率分量的组合,其系数通过傅里叶变换发现遵循洛伦兹谱线形状。因此通过在多个实频下进行测量,并根据洛伦兹线型将不同实频的测量场图结合起来,数值合成了CFW下的场分布。实验上他们证明了工作在中红外频率的SiC平板和在微波频率的双曲超材料的超级透镜通过合成CFW可以获得超高分辨率成像。该方法成功地克服了在时域实验中实现CFW的挑战,包括需要精确的CFW合成和达到准稳态后的时间门控测量,在高分辨率显微镜中具有很大的潜力。此外,合成复频率方法可以扩展到其他光学领域,可以针对不同的系统和几何形状进行定制,为提高光学性能提供了灵活和通用的工具。

Science 381,766-771(2023)


Light Propagation with Phase Discontinuities: Generalized Laws of Reflection and Refraction


这篇文章于2011年发表在science上,作者为美国哈佛大学Capasso组Yu Nanfang。他提出一种基于相位不连续的光学设计方法,设计了一种V型天线结构超表面,并利用这种超表面产生涡旋光束.传统的光学元件依靠光在传播过程中积累的逐渐相移来塑造光束的形状。通过在波长尺度上引入突变的相位可以获得新的调控自由度。具有空间变化的相位响应和亚波长分离的二维光学谐振器阵列可以在穿过两介质界面的光上留下这样的相位不连续。在这种情况下,沿界面方向呈线性相位变化的薄金属天线阵列出现了反常的反射和折射现象,这与由费马原理导出的广义定律非常一致。相位不连续在光束的设计中提供了很大的灵活性,通过使用平面设计金属界面可以产生光学涡旋。这篇工作推导并实验证实了广义反射和折射定律,并研究了由后者引起的一系列有趣的反常反射和折射现象:依赖于沿界面相位梯度的任意反射和折射角,依赖于入射光相对于相位梯度的两个不同的全内反射临界角,以及反射光束倏逝的临界角。作者还使用等离子体界面来产生具有螺旋面波前和携带轨道角动量的光学涡旋,从而证明了相位的力量。

Science 334,333-337(2011)



报告人:罗猜


Correlating metasurface spectra with a generation-elimination framework


从其他相关的光学响应中推断光学响应对于生物成像、材料分析和光学表征等广泛的应用是非常必要的。这不同于被广泛研究的正向设计和反向设计,因为它归结为另一个不同的类别,即光谱到光谱的设计。尽管正向和反向设计已经在各种物理场景中进行了大量的探索,但由于涉及到难以解决的多对多的对应关系,光谱-光谱设计仍然是难以实现的和具有挑战性的。在此,我们首先涉足这一未知领域,提出一个能够自我导向最佳产出候选的世代淘汰框架。这样的框架具有很强的内置随机采样能力,可以自动生成多样的提名并剔除劣质提名。作为一个例子,我们研究了太赫兹超表面来关联从低频到高频的反射光谱,在没有参考结构信息的情况下精确地预测了不可访问的光谱,达到了98.77 %的精度。此外,还采用了一种新的降维方法来可视化编码在潜在空间中的抽象相关光谱数据的分布。这些结果为深度学习解析复杂物理过程提供了可解释的视角,而不是"蛮力"的黑箱,并为涉及跨波长信息关联的多功能应用提供了便利。

Nature Communications | (2023)14:4872



报告人:付朋


All-In-One Optoelectronic Neuristor Based on Full-vdW Two-Terminal Ferroelectric p–n Heterojunction.


山西师范大学Ci, Wenjuan、Xue, Wuhong、Wang, Peng和Yin, Wenhui研究员团队在Advanced Functional Materials上发表了题为“All-In-One Optoelectronic Neuristor Based on Full-vdW Two-Terminal Ferroelectric p–n Heterojunction”的研究。作者提出了一种全vdW双端2D铁电𝜶-In2Se3/SnSe p-n异质结来构建光电神经器件来模拟视觉突触功能。这些模拟的实现归因于铁电极化重构内建电场和光诱导极化切换的共同调制。器件实现了超高的双脉冲易化指数(457%)、短突触可塑性、长突触可塑性和类似视网膜的光学适应性,同时,还模拟了与联想学习相关的经典巴甫洛夫条件反射。该研究显示了双端铁电p-n异质结在高精度多功能光电视觉突触器件中具有巨大潜力。 供了便利。

Wenjuan, Ci. et al. Adv. Funct. Mater. 2023, 2305822.



报告人:刘腾漳


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