【產(chǎn)通社，6月17日訊】哈爾濱工業(yè)大學（深圳）（Harbin Institute Of Technology）官網(wǎng)消息，儀器學院現(xiàn)代顯微儀器研究所丁旭旻教授與南洋理工大學胡光維助理教授合作在《自然綜述：電氣工程》（Nature Reviews Electrical Engineering）上發(fā)表綜述文章《平面光子學在信息處理和生物成像中的研究進展》（Advances in information processing and biological imaging using flat optics），全面總結了基于平面光子學的信息處理與光學成像的研究進展，為新型平面光子學系統(tǒng)的發(fā)展提供了重要參考。

隨著信息技術的發(fā)展，光學系統(tǒng)與電子系統(tǒng)的聯(lián)系越來越緊密，兩者相互協(xié)同，共同推動下一代信息科學的發(fā)展。這種聯(lián)系來源于兩個領域間的相似性：一方面，光學成像系統(tǒng)和電子通信系統(tǒng)都可以用來收集和傳遞信息，前者傳遞的信息一般是時間性的（如電壓或電流波形），而后者則是空間性的（如光波振幅或強度的空間分布）。更重要的是，它們具有相似的數(shù)學特性，即線性和時間/空間不變性，因此均可用相似的數(shù)學方法——系統(tǒng)傳遞函數(shù)來分析系統(tǒng)特性，即系統(tǒng)的響應可以表示為輸入信號與脈沖響應函數(shù)（核函數(shù)）的卷積。因此，要實現(xiàn)特定的信息處理系統(tǒng)或光學成像系統(tǒng)，本質上在于設計其系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。

超構表面是由周期性或非周期性特殊排列的亞波長納米結構組成的平面光子學元件。利用貴金屬中的等離子體共振或高折射率介電材料中的米氏共振，超構表面能夠實現(xiàn)在亞波長的平面結構上調控局域/非局域的光與物質相互作用，并且通過多種材料平臺和物理機制實現(xiàn)對光場特性的全面控制。超構表面的提出引領了整個平面光子學領域的發(fā)展，改寫了傳統(tǒng)的折反射定律。這種超薄的平面結構可以完全控制光的相位、振幅、偏振和色散特性，并且具有高透射效率、高集成性、易于制造以及與CMOS芯片兼容等一系列優(yōu)點。更重要的是，其強大的光場調控能力為多維光學系統(tǒng)傳遞函數(shù)的設計奠定了基礎。

作者從傳遞函數(shù)這一普適性概念出發(fā)，聚焦于計算平面光子學與先進光學成像這一新興的跨學科領域，綜述了基于超構表面的光學模擬計算與光學成像這兩個領域的內在聯(lián)系及最新發(fā)展趨勢。文章首先探討了多維平面光子學器件及其典型功能，包括光學聚焦、偏振控制及色散調控；總結了計算平面光子學平臺的相關技術原理，如頻域濾波、空域濾波和干涉差分；重點介紹了將用于信息處理的計算平面光子學器件應用于光學成像系統(tǒng)中，構建新型光學成像模態(tài)和系統(tǒng)，如相位成像、三維成像、熒光成像、超分辨成像和高光譜成像；最后討論了平面光子學領域面臨的機遇與挑戰(zhàn)，包括商業(yè)化、大批量生產(chǎn)、集成化與智能化，為這一新興的先進光學成像與信息處理領域的未來發(fā)展方向提供獨特的見解。

《自然綜述：電氣工程》是《自然》旗下期刊集合（Nature Portfolio）推出的發(fā)表高質量綜述、觀點和評論文章的期刊，涵蓋該領域的傳統(tǒng)核心學科，包括電力、電子、控制系統(tǒng)、信號處理和通信工程，提供有關新興技術和實際應用的高質量內容。該工作獲得國家重點研發(fā)計劃青年科學家項目和國家自然科學基金資助。哈工大為論文第一單位，哈工大博士研究生王新偉、郝慧捷，南洋理工大學何曉媛為共同第一作者，丁旭旻教授、胡光維教授為通訊作者。同時該工作獲得哈工大儀器學院劉儉教授、譚久彬院士的指導和大力支持，也是第一篇哈工大為論文第一單位的《自然綜述》系列文章。

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