无序超构表面中的长程有序光子态调控

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当光在随机/无序介质中传播时，由于多重随机散射的影响，会衍生出安德森局域性、宽带透射增强、完美聚焦等新奇的物理现象，在波前调控、光学成像、光学显微等领域具有重要应用。因此，随机介质中的无序光学效应一直是纳米光学领域的研究重点。

近年来，研究人员发现在二维超构表面中，通过单元结构相位的无序化排布也可以实现类似块体材料中的新奇无序光学效应。例如，几何相位的无序化排布可以实现随机Rashba效应，而通过无序化传播相位则可实现具有大范围光学记忆效应的波前调控功能。然而，由于局域/非局域单元结构耦合效应的影响，如何在超构表面中实现长程有序的光子态调控是本领域多年未解决的关键难题。

针对上述难题，本团队研究人员提出了超构表面长程有序调控的一般框架，通过无序参量调控和拓扑优化方法，在平面无序光学体系中制备了长程有序光子态。相关成果以“Emerging Long-range Order form Freeform Disordered Metasurface”为题发表在国际期刊Advanced Materials上（DOI：10.1002/adma.202108709）。

图1 无序超构表面拓扑优化结果。（a）拓扑优化评价函数曲线；（b）拓扑优化超构表面结构图；（c）不同圆偏振转换下无序超构表面的面内振幅和相位分布。