Research

研究方向

手性光学与结构光调控 representative placeholder

手性光学与结构光调控研究主要关注光的偏振、相位、轨道角动量和手性自由度的精确操控。该方向通过光子晶体、超表面等微纳结构,实现圆偏振选择、手性响应增强、涡旋光产生、矢量光场调控和多自由度光束整形,为手性传感、光通信、量子光学和集成光子器件提供新的调控手段。

手性光学与结构光调控

手性光学与结构光调控研究主要关注光的偏振、相位、轨道角动量和手性自由度的精确操控。该方向通过光子晶体、超表面等微纳结构,实现圆偏振选择、手性响应增强、涡旋光产生、矢量光场调控和多自由度光束整形,为手性传感、光通信、量子光学和集成光子器件提供新的调控手段。

关键科学问题

  • 如何增强并精准调控手性光—物质相互作用?
  • 如何实现多自由度结构光的片上产生与动态调控?
  • 如何统一手性响应与结构光调控机制?

主要方法

  • 手性光学与圆二色性理论
  • 光学角动量与自旋—轨道耦合理论
  • 微纳结构谐振与对称性调控理论
光子晶体与超表面的基础设计及物理机制研究 representative placeholder

该方向主要研究微纳光学结构中的光场调控规律,通过设计光子晶体和超表面的几何结构、周期排列与对称性,实现对光的相位、偏振、传播方向、局域模式和能带特性的调控。 研究内容包括光子带隙、高Q共振、慢光效应、平带、BIC模式、模式耦合和远场辐射等基础物理机制,为非线性光学、量子光源、手性调控、涡旋光产生和太赫兹调控等应用方向提供结构设计基础和理论支撑。

光子晶体与超表面的基础设计及物理机制研究

该方向主要研究微纳光学结构中的光场调控规律,通过设计光子晶体和超表面的几何结构、周期排列与对称性,实现对光的相位、偏振、传播方向、局域模式和能带特性的调控。 研究内容包括光子带隙、高Q共振、慢光效应、平带、BIC模式、模式耦合和远场辐射等基础物理机制,为非线性光学、量子光源、手性调控、涡旋光产生和太赫兹调控等应用方向提供结构设计基础和理论支撑。

关键科学问题

  • 结构如何决定光场响应?
  • 如何实现特殊光学模式的精准调控?
  • 如何建立从物理机制到功能器件的设计方法?

主要方法

  • 光子能带理论
  • 电磁谐振与模式耦合理论
  • 对称性与拓扑光学理论
机器学习辅助的光子晶体与超表面智能设计 representative placeholder

该方向主要将机器学习方法引入光子晶体与超表面的结构设计中,通过建立“结构参数—光学响应”之间的映射关系,实现微纳光学结构的快速预测、反向设计与性能优化。 研究内容包括光谱响应预测、模式特征识别、结构参数优化、超表面单元库构建以及高性能器件的智能搜索等。该方向能够突破传统参数扫描效率低、设计空间复杂、优化周期长等限制,为高 Q 共振、BIC、非线性增强、偏振调控、涡旋光产生和太赫兹器件设计提供高效的智能化设计方法。

机器学习辅助的光子晶体与超表面智能设计

该方向主要将机器学习方法引入光子晶体与超表面的结构设计中,通过建立“结构参数—光学响应”之间的映射关系,实现微纳光学结构的快速预测、反向设计与性能优化。 研究内容包括光谱响应预测、模式特征识别、结构参数优化、超表面单元库构建以及高性能器件的智能搜索等。该方向能够突破传统参数扫描效率低、设计空间复杂、优化周期长等限制,为高 Q 共振、BIC、非线性增强、偏振调控、涡旋光产生和太赫兹器件设计提供高效的智能化设计方法。

关键科学问题

  • 如何建立结构与光学响应之间的准确映射?
  • 如何实现复杂微纳结构的高效反向设计?
  • 如何提高机器学习设计结果的物理可解释性?

主要方法

  • 数据驱动建模理论
  • 智能优化与反向设计理论
  • 物理约束机器学习理论
非线性与量子光学超表面研究 representative placeholder

非线性与量子光学研究主要关注强光场、微纳结构与量子态光场之间的相互作用,研究如何通过光子晶体、超表面等微纳平台增强非线性光学过程,并实现纠缠光子对、量子光源、频率转换和光场量子态调控。该方向是连接经典光场调控、非线性频率转换与量子信息应用的重要研究方向。

非线性与量子光学超表面研究

非线性与量子光学研究主要关注强光场、微纳结构与量子态光场之间的相互作用,研究如何通过光子晶体、超表面等微纳平台增强非线性光学过程,并实现纠缠光子对、量子光源、频率转换和光场量子态调控。该方向是连接经典光场调控、非线性频率转换与量子信息应用的重要研究方向。

关键科学问题

  • 如何显著提升片上非线性转化效率?
  • 如何实现高亮度、可调控的量子光源?
  • 如何在微纳平台中实现非线性过程与量子态工程的统一设计?

主要方法

  • 非线性光学耦合理论
  • 量子光场与参量过程理论
  • 微纳谐振与光场增强理论