作為一種新概念，超(構(gòu))表面通過對亞波長尺寸的單元結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計和合理排列，能夠控制光的振幅、相位、偏振等光參量及其色散特性，進一步可以控制宏觀波前分布，提供了一種強大的光場調(diào)控方式。得益于小像素尺寸和強光場調(diào)控能力，超表面在超透鏡、分光器、雷達天線等應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)展露鋒芒，為解決現(xiàn)代光學系統(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“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》一文在中國知網(wǎng)上被引超百次，下載超三千次。近年來，超表面領(lǐng)域的理論和應(yīng)用研究取得了顯著進展，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調(diào)控和相關(guān)應(yīng)用兩個角度介紹超表面的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，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調(diào)控功能方面的進展，包含四篇綜述論文和四篇研究論文，內(nèi)容涵蓋表面波遠場輻射調(diào)控、光譜成像、復雜矢量光場、可調(diào)超表面、多功能超表面、消色差超表面等。其中，《片上光學近場的遠場輻射調(diào)控》介紹了超表面對表面波輻射場的相位、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)、全息成像等復雜波前調(diào)控?！痘诔瑯?gòu)表面的光譜成像及應(yīng)用研究進展》聚焦于不同機理的超表面光譜成像及其在實際場景中的應(yīng)用，展望了超表面光譜成像的發(fā)展方向?！冻砻鎸崿F(xiàn)復雜矢量渦旋光束的研究進展》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，以及未來面臨的挑戰(zhàn)和機遇?！秳討B(tài)可調(diào)諧超表面的研究進展與應(yīng)用》綜述了動態(tài)超表面在成像、顯示、光場調(diào)控等領(lǐng)域的應(yīng)用，總結(jié)了目前的主要問題及未來的發(fā)展方向。《融合空頻復用和近遠場復用的多功能超表面圖像顯示》提出了一種融合空間頻率復用和近遠場復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容量，為光學加密、光學防偽等領(lǐng)域應(yīng)用提供了新思路?！秾掝l消色散超表面全息成像》提出了將深度學習網(wǎng)絡(luò)模型用于被動式超表面全息圖設(shè)計，實現(xiàn)了消色散寬頻超表面全息成像。《基于相變材料Ge2Sb2Se4Te1的可切換邊緣檢測與聚焦成像超表面》報道了一種在不借助4f 成像系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)可切換邊緣檢測與聚焦成像的超表面?！冻袷幫h成像系統(tǒng)中球差影響分析》分析了超振蕩望遠系統(tǒng)中球差對成像的影響，確定了系統(tǒng)對初級球差的容許范圍。

專題二側(cè)重于介紹基于超表面的光場調(diào)控應(yīng)用方面的進展，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、無反射超表面、多波束旋轉(zhuǎn)、折射率傳感、光學運算等。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 的超表面對太赫茲波振幅、偏振及波前的非易失、可重構(gòu)和多級操縱的前沿研究?！峨姶懦砻鎸椛洳ǖ恼{(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，并從無源與有源的角度介紹了四類超表面對輻射波的調(diào)控機理與應(yīng)用。《全金屬超表面在電磁波相位調(diào)控中的應(yīng)用及進展》綜述了全金屬超表面的研究進展，及其在構(gòu)建高效、多功能平面光學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。《無反射電磁超構(gòu)表面研究進展》從惠更斯原理、電磁諧振、布儒斯特效應(yīng)三個方面闡明了無反射超構(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?！兑环N多波束可旋轉(zhuǎn)的金屬波導太赫茲陣列天線》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)化為強度分布一致、階數(shù)相反的渦旋波束，通過改變兩分量的相位差可實現(xiàn)45°偏振方向上波束的干涉圖樣發(fā)生旋轉(zhuǎn)。《基于準連續(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)的制備及其實驗驗證。《拓撲優(yōu)化超表面的偏振復用光學微分運算》設(shè)計了一類偏振復用的格林函數(shù)法光學模擬計算超表面結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在正交偏振態(tài)下，分別呈現(xiàn)明場成像與一維二階微分運算，以及偏振控制微分方向的復用微分系統(tǒng)。

希望本次專題能夠通過報道超表面在光場調(diào)控方面的研究進展和應(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，為廣大同行開展相關(guān)研究與合作交流提供參考。