【期刊】2021年第二期（光学超构表面最新进展专刊）文章目录 | FOE
光学超构表面最新进展专刊
Special Issue on Recent Advances in Optical Metasurfaces
专刊介绍
光学超构表面由介质或金属材料的亚波长平面结构阵列组成，这些亚波长结构的集体效应可以模仿传统体光学元件的行为。由于有望构造结构紧凑的高效、多功能光电系统，光学超构表面给光学领域带来了革命性的变革。通过设计其组成单元的几何形状、放置形式和排布方式，光学超构表面可以灵活地调控入射光的振幅、相位、偏振态、角动量和色散等参量。关于超构表面的研究目前已跨越多个学科领域，不仅涉及光与物质相互作用的基础研究，还涉及从固态激光雷达到小型化成像和光谱设备的各种新兴应用。高性能超构表面器件已在从深紫外到太赫兹的全光谱范围内得到实验验证，并被用于空域和时域的光波操控。
本期“光学超构表面最新进展”专刊包括五篇综述文章和五篇研究文章，涵盖从超构表面设计到实际应用的各种主题。在新型超构表面的设计方面，Qiu等人[1]对自旋解耦Pancharatnam-Berry（PB）超构表面的基本原理和应用进行了全面综述。传统的基于PB相位的超构表面对左旋和右旋圆偏振光的相位调制是反相的，而自旋解耦PB超构表面则没有上述 “自旋锁定” 的限制，可对正交圆偏振光进行独立且任意的控制。双各向异性超构表面的最新发展使得人们可以对光的偏振态和传播方向进行自由的控制。Qiong等人[2]基于有限元方法讨论了双各向异性结构的电磁学特性。作者证明了包含双各向异性的矢量波动方程在标量内积下是自伴的，并提出了弱形式的平衡公式，其性能优于有限元建模中的标准公式。如何实现功能可调的有源器件是超构表面研究者非常感兴趣的问题。Bi等人[3]回顾了磁可控超构表面的物理机制和器件应用。磁场操控具有响应速度快、非接触、可连续调节等优点，为实现基于超构表面的多功能动态器件和系统铺平了道路。 超构透镜是一种基于超构表面技术的微型化平面成像元件，是超构表面技术最为典型的新兴应用之一。Fu等人[4]对超构透镜进行了全面的综述，介绍了超构透镜的基本相位调制技术、设计原理、表征方法和功能应用。尽管在现阶段，超构透镜在成像质量方面可能还无法与传统透镜相比拟，但它在对入射光的多维和多自由度调控方面具有独特的优势，从而使得传统技术极难甚至不可能实现的新颖功能成为可能。电磁吸收器是超构表面技术的另一个典型应用。Gandhi等人提出了一种工作在太赫兹（THz）波段的偏振不敏感超构表面吸收器。该器件由金属-介质-金属谐振器组成，在2.54～5.54 THz范围内，吸收率大于90%。近年来，利用超构表面进行边缘检测引起了人们的广泛兴趣，在全光计算和人工智能领域有着潜在的应用。Wan等人[5]回顾了用于空间微分和边缘检测的介质超构表面的发展。这篇文章重点介绍了介质超构表面作为一阶或二阶空间微分器的基本原理及其在生物成像和机器视觉中的应用。 无衍射光束在生物医学成像、粒子操纵和材料加工等领域有着许多重要的应用。Liu等人[6]研究了基于介质超构表面的双无衍射THz光束生成。作者设计并实现了贝塞尔光束和突然自聚焦（abruptlyautofocusing）光束的产生，这两种代表性的无衍射光束具有完全相反的聚焦特性。超构表面所具有的结构紧凑、功能多样的特点，为高性能光学传感器的研制提供了新的可能。Ye等人[7]介绍了一种基于宇称-时间-反比（parity-time-reciprocal scaling，PTX）对称非厄米超构表面的超灵敏光学传感平台。这种器件利用奇异点（如异常点和相干完美吸收器-激光器点）来显著提高光子传感器的灵敏度和探测极限。Ren等人[8]提出了一种具有偏振敏感和可控电磁诱导透明特性的U型THz波段超材料，可用于包括生物传感器、滤波器和THz调制器在内的可调谐的集成器件中。超构表面的大规模、低成本制造，将极大地推动该技术的实际应用。Oh等人[9]综述了纳米压印技术在光学超构表面大规模制备中的应用进展。作者阐述了各种可扩展的超构表面纳米压印制备方法，并对其未来发展前景进行了展望。 希望本期“光学超构表面最新进展”专刊能为超构表面研究者们提供有用的信息，并为未来的探索提供新的思路。本期专刊的目录如下：
EDITORIAL
Preface to the special issue on “Recent Advances in Optical Metasurfaces”
Cheng ZHANG, Din-Ping TSAI
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 131‒133
DOI: 10.1007/s12200-021-1251-z
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REVIEW ARTICLE
Fundamentals and applications of spin-decoupled Pancharatnam–Berry metasurfaces[1]
Yingcheng QIU, Shiwei TANG, Tong CAI, Hexiu XU, Fei DING
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 134‒147
DOI: 10.1007/s12200-021-1220-6
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RESEARCH ARTICLE
Finite element modeling of electromagnetic properties in photonic bianisotropic structures[2]
Zhongfei XIONG, Weijin CHEN, Zhuoran WANG, Jing XU, Yuntian CHEN
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 148‒153
DOI: 10.1007/s12200-021-1213-5
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REVIEW ARTICLE
Magnetically controllable metasurface and its application[3]
Yu BI, Lingling HUANG, Xiaowei LI, Yongtian WANG
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 154‒169
DOI: 10.1007/s12200-021-1125-4
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REVIEW ARTICLE
Metalenses: from design principles to functional applications[4]
Xiao FU, Haowen LIANG, Juntao LI
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 170‒186
DOI: 10.1007/s12200-021-1201-9
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REVIEW ARTICLE
A review of dielectric optical metasurfaces for spatial differentiation and edge detection[5]
Lei WAN, Danping PAN, Tianhua FENG, Weiping LIU, Alexander A. POTAPOV
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 187‒200
DOI: 10.1007/s12200-021-1124-5
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RESEARCH ARTICLE
Dual non-diffractive terahertz beam generators based on all-dielectric metasurface[6]
Chunyu LIU, Yanfeng LI, Xi FENG, Xixiang ZHANG, Jiaguang HAN, Weili ZHANG
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 201‒210
DOI: 10.1007/s12200-020-1098-8
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RESEARCH ARTICLE
PTX-symmetric metasurfaces for sensing applications[7]
Zhilu YE, Minye YANG, Liang ZHU, Pai-Yen CHEN
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 211‒220
DOI: 10.1007/s12200-021-1204-6
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RESEARCH ARTICLE
Polarization-sensitive and active controllable electromagnetically induced transparency in U-shaped terahertz metamaterials[8]
Kun REN, Ying ZHANG, Xiaobin REN, Yumeng HE, Qun HAN
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 221‒228
DOI: 10.1007/s12200-019-0921-6
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REVIEW ARTICLE
Nanoimprint lithography for high-throughput fabrication of metasurfaces[9]
Dong Kyo OH, Taejun LEE, Byoungsu KO, Trevon BADLOE, Jong G. OK, Junsuk RHO
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 229‒251
DOI: 10.1007/s12200-021-1121-8
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RESEARCH ARTICLE
Material exploration via designing spatial arrangement of octahedral units: a case study of lead halide perovskites
Pengfei FU, Sanlue HU, Jiang TANG, Zewen XIAO
Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(2): 252‒259
DOI: 10.1007/s12200-021-1227-z
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专刊编辑
张诚，华中科技大学
蔡定平，香港理工大学
期刊介绍
Frontiers of Optoelectronics (FOE)期刊是由教育部主管、高等教育出版社出版、德国施普林格（Springer）出版公司海外发行的Frontiers系列英文学术期刊之一，以网络版和印刷版两种形式出版。由北京大学龚旗煌院士、华中科技大学张新亮教授共同担任主编。
其宗旨是介绍国际光电子领域最新研究成果和前沿进展，并致力成为本领域内研究人员与国内外同行进行快速学术交流的重要信息平台。该刊的联合主办单位是高等教育出版社、华中科技大学和中国光学学会，承办单位是武汉光电国家研究中心。FOE期刊已被Emerging Sources Citation Index (ESCI), Ei Compendex, SCOPUS, INSPEC, Google Scholar, CSA, Chinese Science Citation Database (CSCD), OCLC, SCImago, Summon by ProQuest等收录。2019年入选中国科技期刊卓越行动计划梯队期刊项目。
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