超构外貌由亚波长的准二维微布局根据特定的摆列方式组成，可以很矫捷的调控电磁波的波前可以或许得到高质量的亚波长甚至冲破衍射极限的聚焦光斑，并有用的将传统三维“体”功效器件的功效用平面“flat”器件实现，有用的提高了功效器件的可集成度，为此后的体系的小型化及集成化提供了一个全新的解决方案。最近几年来，上海理工年夜学太赫兹技能立异研究院的臧小飞、朱亦鸣传授等人于庄松林院士的引导下成长了基在超构外貌的系列平面透镜 (如偏振可控的超构外貌透镜，长焦深超构外貌透镜，单向超构外貌透镜等) 并运用在太赫兹高分辩成像。相干研究于科技部重点研发规划(2017YFF0106300，2017YFA0701005，2018YFF01013003),国度天然基金重点项目(3218302024)及科技部人材规划以和优异青年科学基金项目(3119302003， 3218302015， 3220302008)等撑持下共发表SCI一区论文7篇，具体进展以下：

(1) 偏振可控的太赫兹超构外貌透镜和高分辩成像

图1.偏振可控的超外貌透镜：(a,b)双核心聚焦及偏振扭转功效;(c,d)太赫兹偏振依靠的高分辩扫描成像。

如图1(a)为x-偏振入射的太赫兹波入射至所设计的超外貌透镜的数值仿真；可以较着的发明，此时出射场中只有沿着y-轴标的目的偏振的聚焦光斑。一样，从图1(b)的试验可以看出—一束沿着x-偏振入射的太赫兹波入射至咱们所设计的超外貌透镜，聚焦光斑的偏振态沿着y-轴的标的目的，一样证实了咱们所设计的超外貌透镜同时拥有聚焦及偏振调控的功效。如图1(c, d)所示，被测的偏振依靠的样品，于前一个核心地方成的像为”E”,尔后一个核心地方成的像为””，实现了偏振依靠的高分辩成像检测功效。

(2)太赫兹超构外貌透镜焦深调控

提出了纯几何位相的自旋解耦合的太赫兹超构外貌透镜，实现了超构外貌透镜对于左旋圆及右旋圆偏振太赫兹波的同时聚焦；调治自旋解耦合超构外貌透镜对于左旋圆及右旋圆偏三木SEO-振太赫兹波的焦距，使患上一对于正交圆偏振的太赫兹聚焦光斑在一体，形成偏振无关的太赫兹聚焦光斑；进而交融焦深调控在此偏振无关的太赫兹超构外貌透镜，形成偏振无关的太赫兹波的超长聚焦焦深(焦深可达23λ)的调控(如图2(a), 2(b)所示)，实现纵向高分辩、高宽容性的扫描成像(如图2(c),2(d),2(e)所示).

图2. 偏振无关的太赫兹长焦深超外貌透镜及纵向高宽容性成像。

(3)太赫兹超构外貌透镜:单向聚焦调控

当前，险些所有的超构外貌超透镜的研究所形成的聚焦光斑(例如，单个聚焦光斑，多个聚焦光斑，消弭色差聚焦光斑以和宽带聚焦光斑)均体现为光路可逆的特征；即体现为不管从超构外貌透镜的任何一壁入射电磁波，均将形成聚焦光斑。就成像，探测而言此类超构外貌透镜将没有任何“保密”特征。基在此，咱们将传统聚焦透镜，1/2波片及光栅三个功效交融至双层超构外貌，设计了厚度为25.2 μm的超薄的非对于称超构外貌透镜，实现太赫兹非对于称聚焦功效(如图3)。

图3.单向聚焦超构外貌透镜场漫衍：(a1),(b1)为0.6THz的太赫兹波别离从反面及正面入射的场漫衍；(a2),(b2)为于各自透射面聚焦平面上的场漫衍。

(4) 太赫兹超构外貌透镜：冲破衍射极限的超聚焦太赫兹光斑

图4. 手性超构外貌及太赫兹超聚焦光斑

咱们将超外貌波前调控道理推广运用至太赫兹近场冲破衍射极限的超聚焦光斑调控，经由过程设计手性依靠的超外貌布局并联合相关效应将聚焦的等离基元发射至自由空间，形成单频点偏振可控且冲破衍射极限的太赫兹超聚焦光斑(FWHM～0.38λ) (如图4所示)；相干研究成果有望运用至太赫兹超分辩成像。

(5)太赫兹超构外貌综述进展：

研究院受Light: Advanced Manufacturing (光：进步前辈制造)的约请发表了题为“Metasurfaces for manipulating terahertz waves”(基在超构外貌的太赫兹波调控)的综述论文。论文综述了最近几年来太赫兹范畴内超构外貌波前调控的相干道理，功效设计及运用；以共振型、几何位相型及可调型超构外貌为载体，以波前调控所实现的相干功效为主线，总结了超构外貌对于太赫兹波的聚焦调控、全息孕育发生，偏振调控、非凡波束孕育发生以和可调谐功效等方面的研究事情。该事情遭到了美国物理学家构造网的存眷及报导(https://phys.org/news/2021-03-metasurfaces-terahertz.html)

以上相干研究结果：

[1] Xiaofei Zang, Bingshuang Yao, Lin Chen,Jingya Xie, Xuguang Guo, Alexei V. Balakin, Alexander P. Shkurinov, Songlin Zhuang, “Metasurfaces for manipulating terahertz waves,”Light: Advanced Manufacturing2:10 (2021).

[2]Xiaofei Zang, Weiwei Xu, Min Gu, Bingshuang Yao, Lin Chen, Yan Peng, Jingya Xie, Alexey V. Balakin, Alexander P. Shkurinov, Yiming Zhu, Songlin Zhuang, “Polarization-insensitive metalens with extended focal depth and longitudinal high-tolerance imaging,”Advanced Optical Materials 8(2), 1901342(2020).

[3] Bingshuang Yao, Xiaofei Zang, Zhen Li, Lin Chen, Jingya Xie, Yiming Zhu, Songlin Zhuang, “Dual-layered metasurfaces for asy妹妹etric focusing,” Photonics Research8(5), 830(2020).

[4] Xiaofei Zang, Bingshuang Yao, Zhen Li, Yang Zhu, Jingya Xie, Lin Chen, Alexey. V. Balakin, Alexander. P. Shkurinov, Yiming Zhu, SongLin Zhuang, “Geometrric phase for multidimensional manipulation of photonics spin Hall effect and helicity-dependent imaging,” Nanophotonics9(6), 1501-1508(2020).

[5]XiaoFei Zang, Hongzhen Ding, Yuttana Intaravanne, Lin Chen, Yan Peng, Jingya Xie, Qinghong Ke, Alexey V. Balakin, Alexander P. Shkurinov, Xianzhong Chen, Yiming Zhu, Songlin Zhuang,“A multi-foci metalens with polarization-rotated focal points,” Laser Photonics Reviews 13, 1900182 (2019).

[6] Xiaofei Zang, Yiming Zhu, Chenxi Mao, Weiwei Xu, Hongzhen Ding, Jingya Xie, Qingqing Cheng, Lin Chen, Yan Peng, Qing Hu, Min Gu, Songlin Zhuang,“Manipulating terahertz plasmonic vortex based on geometric and dynamic phase,” Advanced Optical Materials 7, 1801328(2019).

[7]Xiaofei Zang, Fengliang Dong, Fuyong Yue, Chunmei Zhang, Lihua Xu, Zhiwei Song, Ming Chen, Pai‐Yen Chen, Gerald S. Buller, Yiming Zhu, Songlin Zhuang, Weiguo Chu, Shuang Zhang, Xianzhong Chen,“Polarization encoded image embedded in a dielectric metasurface,” Advanced Materials.30, 1707499 (2018).

[8] Xiaofei Zang, Chenxi Mao, Xuguang Guo, Guanjun You, He Yang, Lin Chen, Yiming Zhu, and Songlin Zhuang, “Polarization-controlled terahertz super-focusing”,Appl. Phys. Lett.113, 071102(2018).