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3.超表面的 “復用” 能力與調控挑戰光學超表面不僅能實現對光單一屬性的調控，更具備同時調控光多個參量的 “復用” 能力。典型應用案例包括：當紅光入射超表面時，在遠場可投射出中國國旗的圖案；而當黃光入射時，遠場則呈現一彎明月的成像效果。此外，超表面還可模擬棱鏡的功能，使不同偏振態的光線沿不同傳播路徑分離。

其中兩種相位恢復法已成功地用于表征超表面：1）傳輸強度方程，通過分析透射光束在其傳播過程中的強度變形來獲得超表面的相位輪廓；2）疊層成像法，通過對樣品進行局部和順序照明，從不同的遠場強度圖案中恢復相位信息。

超透鏡和超表面因其操縱電磁場的獨特特性而在科學上聲名鵲起，如今它們的制造已經變得可行。但它們的設計難度遠遠超過了傳統鏡片，因為必須考慮到納米級構件的特性。

□ 靈活地將超透鏡與其他元件一起包含在一個光學系統中。超全息圖□ 傳統的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。□ 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構建模塊的超表面來實現。□ 使用超表面構建模塊，可以以一種直接的方式設計高數值孔徑全息圖。

近期，一項發表于《Nature》的研究提出了一種基于超表面的高階光學微分器，不僅實現了五階微分，還將其應用于光學超分辨率成像，分辨率突破瑞利極限，為半導體納米制造中的光學對準提供了全新工具。高階微分器的設計原理1.Pancharatnam-Berry（PB）相位超表面PB相位超表面是一類基于幾何相位調控的超表面。

本文復現了超表面中偏振轉換型超表面，參考的文獻是《一種超寬帶反射型極化轉換超表面設計》-于惠存，一種超寬帶反射型極化轉換超表面設計_于惠存.pdf具體模型如下在介質板上面鋪有H型金屬片，在介質板下方有一整塊金屬將電磁波完全反射。左旋圓偏光入射到該超表面上，反射光為右旋圓偏光。實現對反射光的一種偏振轉換。

針對上述偽影問題，雖可通過深度學習等技術計算更精準的相位分布、設計更合理的超表面結構，但對于包含數萬個納米單元的大面積超表面而言，精確模擬并補償所有干擾效應需消耗極高的算力資源，成為超表面全息走向實際應用的主要“攔路虎”。

然而，納米壓印用于超表面加工依然存在著許多問題。首先，超表面通常由折射率較高的材料構成，如TiO2，Si，金屬等等。而納米壓印的材料一般折射率較低，例如PDMS。因此，壓印完成后通常需要進行二次加工，包括沉積高折射率材料以及蝕刻垂直結構。在此過程中，額外的加工缺陷不可避免被引入，從而破化超表面的光學性能。其次，超表面結構單元常要求高深寬比，例如超表面透鏡。

建立薄膜聲學超表面的幾何模型并完成網格的劃分： 圖2.幾何模型的構建 圖3.網格的劃分 圖4.薄膜聲學超表面的預應力對隔聲損失的影響 圖5.論文中的預應力對隔聲損失的影響 基于以上分析，可改變參數對其參數化掃描，即可得到薄膜型聲學超表面的結構化參數的影響。

（來自原文）</p><p><br></p><p>超表面核心參數與設計優化</p><p>選用基于幾何相位的非晶硅納米塊作為超表面單元，通過調整單元轉角實現相位調制。

幾何相位與傳輸相位的超透鏡（來自原文）利用該裝置，研究團隊對幾何相位超表面和傳輸相位超表面開展測試。結果顯示，超表面整體性能與理論設計相符，但邊緣因相位梯度大存在明顯偏差。此外，通過離焦像差最小化方法可測定超透鏡焦距，所得相位分布數據還可用于計算 PSF、OTF、MTF 等重要光學參數，為超表面的性能評估與優化提供了全面的數據支持。

包含的文件截圖：詳細描述：如上圖所示，該器件是由 L 形金天線構成的超表面，超表面上分成 8 個區域，對應不同的 h 和 r 尺寸，從而實現對相位的調制。超表面的排列周期 P = 1.5 mm，t1 = 300 nm，工作頻率是 0.1 THz。x方向偏振的高斯光束從下往上入射到超表面，能夠輸出一個渦旋光。

仿真計算將提供超聲波信號的響應和分布。6. 分析結果：通過分析仿真結果中的超聲波信號特征，例如幅值、時間延遲和波形等，可以確定表面裂紋的位置、大小和性質。COMSOL提供了豐富的后處理工具，用于可視化和分析仿真結果。

點擊藍字 關注我們 光波導+超表面解決方案線下活動當下，AR/VR、光通信、超透鏡、微納成像等領域飛速發展，光波導作為 AR 顯示核心、超表面作為光學系統小型化關鍵，設計與仿真難度陡增。2026年5月15日，OAS 光學軟件光波導仿真 + 超表面仿真解決方案線下活動將于上海舉辦，助您掌握光波導/超表面仿真設計核心技能。

基于超表面的卡塞格林望遠鏡研究針對傳統卡塞格林望遠鏡體積龐大的問題，李貴新教授團隊進行了創新性研究，設計出一套基于超表面的卡塞格林望遠鏡，以超表面替代傳統系統中的曲面鏡。該超表面單元基于幾何相位設計，其結構從下至上依次為玻璃基板、金層、二氧化硅層以及頂部的金納米棒。

? 靈活地將超透鏡與其他元件一起包含在一個光學系統中。 超全息圖? 傳統的相位全息圖通過在透明基底上刻蝕不同的深度來實現相位輪廓，這通常只適用于近軸情況。? 這種相位輪廓也可以通過具有空間變化的納米尺度構建模塊的超表面來實現。? 使用超表面構建模塊，可以以一種直接的方式設計高數值孔徑全息圖。

在每種情況下，表面都將入射波前的相位轉換為符合設計標準的特定輸出相位。平面表面可以實現通常通過光滑表面進行的相同相位變換。本文探討了設計平面透鏡的基本原理，包括菲涅爾透鏡、衍射透鏡和超透鏡。所有示例均使用VirtualLab Fusion (VLF) 軟件進行。新引入的技術和功能計劃于2025年發布到VLF。

在光學領域，光學超表面可通過亞波長微結構對光的偏振、相位、振幅等進行精準調控，為光學系統的小型化與集成化提供了新途徑。 OAS 光學軟件具備強大的超表面功能，能助力科研人員與工程師便捷高效地進行超表面相關設計與分析，其智能且方便的特性，極大地提升了超表面設計工作的效率與質量 。

在每種情況下，表面都將入射波前的相位轉換為符合設計標準的特定輸出相位。平面表面可以實現通常通過光滑表面進行的相同相位變換。本文探討了設計平面透鏡的基本原理，包括菲涅爾透鏡、衍射透鏡和超透鏡。所有示例均使用VirtualLab Fusion (VLF) 軟件進行。新引入的技術和功能計劃于2025年發布到VLF。

建立薄膜聲學超表面的幾何模型并完成網格的劃分： 圖2.幾何模型的構建 圖3.網格的劃分 圖4.薄膜聲學超表面的預應力對隔聲損失的影響 圖5.論文中的預應力對隔聲損失的影響基于以上分析，可改變參數對其參數化掃描，即可得到薄膜型聲學超表面的結構化參數的影響。