光学超构材料（Metamaterials）的快速发展为人类提供了在亚波长尺度下调控光的传播的丰富手段。很多新奇的光物理现象，例如负折射、超分辨透镜和隐身斗篷等都可以通过设计功能基元的有效介电常数来实现。在光波段，三维纳米加工的困难和金属结构的光损耗不利于超构材料的广泛应用。自二维超构表面（Metasurface）概念提出以来，超构表面在降低三维超构材料加工难度、提高光学效率方面，特别是控制光的功能基元的几何位相等方面取得了众多突破性进展。近来，超构表面在高效率全息成像、超薄光学波片、高数值孔径的平面透镜等领域已经表现出极高的应用潜力。超构表面的研究进展极大丰富了利用超构功能基元实现对电磁场 (可见光、近红外光，太赫兹、微波等波段) 进行调控的手段，为设计新型光学元件提供了新技术。 当前，超构表面的研究主要集中在线性光学的范畴。但毫无疑问，非线性光学响应例如倍频、三倍频、光致折射率变化等过程，将为光学超构表面的功能基元赋予新的可调控自由度。此综述文章从非线性光学超构表面的材料选择、对称性，非线性手性光学超构表面，非线性光学相位调控，非线性光光束调控，光开关与调制五个方面详细介绍了非线性光学超构表面的最新进展。文章最后对非线性光学超构表面在太赫兹非线性光学、量子信息处理等领域的潜在应用的前景作了展望。

本发明公开了一种光学调制模块，可产生 FSK/ASK 正交调制信 号，用于传输信号和标签；包括激光器、双平行调制器、90°相位调 制器、余弦信号发生器、乘法器和两个信号发生器；其中，一个信号 发生器产生曼彻斯特信号，另一个信号发生器产生双极性 NRZ 码；余 弦信号发生器产生两路余弦信号，一路余弦信号受曼彻斯特信号调制 90°相位后生成第一控制信号，另一路余弦信号作为第二控制信号； 双极性 NRZ 码与曼彻斯特信号相乘生成第三控制信号；双平行调制器 在三路控制信号的调制下，对激光器输出的激光进行调制

本发明成果包括一种快速响应的光开关，采用两基板同为周期交替且相邻区域取向方向相互垂直的水平取向液晶盒:液晶盒盒厚为5±2μm，两个相邻取向的宽度之比为1:1；包括上下二片ITO 玻璃基片及涂覆的光敏取向剂，并经过线偏振紫外或蓝光片对ITO 玻璃基片上光敏取向剂进行曝光，赋予两基片预设的取向方向；灌入双频液晶，制成一个可调节的液晶光栅，实现光开关功能，具有

精准制备原子级平整的纳米光学腔，实现了对亚皮米厚度变化的原位测量，比以往报道的等离激元尺子的亚纳米精度高了三个数量级，创造了新的世界记录，为原子/分子尺度上极其微弱的物理和化学过程的探测提供新的方案。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、技术分析 光学腔在激光器的发明、腔量子电动力学与精密测量等方面发挥了极其重要的作用。减小光学腔的模式体积可以提高光与物质相互作用的强度，极大地拓宽光学腔的应用领域。然而，光学腔的小型化面临光学衍射极限物理规律与现代制造技术精度的双重限制。该成果主要创新性与先进性如下： （一）精准制备原子级平整的纳米光学腔，实现了对亚皮米厚度变化的原位测量，比以往报道的等离激元尺子的亚纳米精度高了三个数量级，创造了新的世界记录，为原子/分子尺度上极其微弱的物理和化学过程的探测提供新的方案； （二）利用纳米光学腔对固态量子体系的物态进行调控，实现室温下纳腔中光与物质的强耦合，推动全固态纳腔量子光学的发展，为小型化集成量子光学器件与芯片的开发提供新的途径； （三）证实纳腔量子光学体系的响应速度是超快的，可达到数十飞秒，比高品质光学微腔体系快几个数量级，是发展超高带宽信息器件的理想平台。

团队利用单点超精密五轴金刚石车床(Nanotech 350FG)开展相关研究，解 决了高精度大尺寸光学元件的加工问题，提出了刀具补偿技术、大口径镜片去应 力技术和高精度自由曲面加工技术。基于这三项技术，团队开发的自由曲面反射 镜和鱼眼透镜，已经为深圳与宜兴的光学公司制备短焦投影仪用核心元器件，面 型精度均优于 0.5 微米以下，粗糙度优于 8 纳米。自由曲面反射镜和鱼眼透镜的 配合，在保证图像质量的同时，实现了短焦距和高投射比。团队研发的自由曲面 反射镜，双自由曲面反射镜，窄边平面反射镜及凸面反射镜

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非线性光学效应在频率转换、全光开关、电光开关等领域有着重要应用，传统非线性光学晶体在激光频率转换领域已取得巨大成功。然而，随着光学计算、量子光学芯片等领域的不断发展，如何将非线性光学功能集成于微小尺寸的芯片上是光电集成领域的重要科学技术问题。近年来，光学超构表面的出现为设计与实现特定光场调控功能的新型非线性微纳光学元件提供了很好的契机。

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