拓扑光子学
基于能带折叠的高鲁棒性二次谐波生成。我们在理论上，利用晶格周期加倍下布里渊区折叠，实现在整个布里渊区高Q值模式。可高效率生成的二次谐波，并对铌酸锂的加工误差具有鲁棒性。理论上实现了在低泵浦强度(2 kW/cm2)下的高二次谐波转化效率(2.26%)。
图. 基于能带折叠的高鲁棒性二次谐波生成
原文信息：Guanjie Zhang1, Kong Zhang1, Xingyao Huang, Xinghong Chen, Xingyuan Wang, Wei Tao*, Yifei Mao*, Highly robust and efficient second harmonic generation device based on lithium niobate, Physical Review B, 2025, 111, 15, 155302.
光场动态调控
基于损耗诱导的BIC可调纳米激光器。我们在实验上，利用欧姆损耗诱导BIC模式在激射过程的竞争关系，实现激光辐射性能的动态控制。激光方向变化角度>30°，激射波长调制范围294 nm， 器件尺寸<25 um（比同类器件缩小1-2量级），波束产生和切换一体化完成。
图. 基于损耗诱导的BIC可调纳米激光器
原文信息：Xinghong Chen1, Mingxuan Gu1, Jiankai Tang1, Yungang Sang, Bingrui Xiang, Kong Zhang, Guanjie Zhang, Xingyuan Wang*, Wei Tao*, Xuhan Guo, Linjie Zhou, Wengang Wu, Yifei Mao*, Ultra-Compact Beam Switching Nanolasers, Laser & Photonics Reviews, 2025, e00413.
基于相变材料的涡旋光动态生成方法。我们在理论上，利用BIC在动量空间中各向异性的偏振分布，实现了高纯度的OAM。利用相变材料控制入射光与不同BIC相互作用，实现了不同阶数OAM的动态切换。生成OAM纯度高达98%，加工误差下达80%，且对入射光位置不敏感。
图. 基于相变材料的涡旋光动态生成方法
原文信息：Jiankai Tang, Xinghong Chen, Wei Tao*, Yifei Mao*, Reconfigurable vortex generation based on phase change material, Optics Communications, 2025, 583, 131799.
图. 基于连续域束缚态的波束位移动态调控
原文信息：Mingxuan Gu1, Xinghong Chen1, Yifei Mao*, Dynamic beam shifting via refractive index tuning in photonic crystal slabs, Chinese Optics Letters, accepted.
基于拓扑荷分裂与合并的波束控制方法。我们利用GST相变材料动态调控超表面动量空间的拓扑电荷演变，理论上实现了一种高性能光束控制器。通过在拓扑电荷的整数态和半整数态之间切换，波束扫描方向可在160°范围内切换。此外，该器件在保持紧凑尺寸（30 um）的同时，还表现出良好的辐射效率（>80%）。该基于GST相变材料的光束控制方法可应用于光通信、可调谐激光器以及激光雷达等领域。
图. 通过动态调控拓扑荷的分裂与合并，实现高效波束控制
原文信息：Kong Zhang1, Guanjie Zhang1, Xinghong Chen, Yungang Sang, Yifei Mao*, Large-Range Beam Steering through Dynamic Manipulation of Topological Charges, Laser & Photonics Reviews, 2024, 18, 9, 2301233.
微纳光电器件
钠基等离激元纳米激光器。研究团队解决了金属钠薄膜的制备及与微纳加工的兼容性问题，研制出了钠基通讯波段等离激元纳米激光器，室温下器件的光泵激射阈值仅为140千瓦每平方厘米，创造了同类等离激元纳米激光器室温激射的阈值新低。该工作入选2020年度中国半导体十大研究进展、2020年度中国光学十大进展（基础研究类）。
图. 钠基等离激元纳米激光器结构和光谱分析
原文信息： Yang Wang1, Jianyu Yu1, Yi-Fei Mao1, Ji Chen1, Suo Wang, Hua-Zhou Chen, Yi Zhang, Si-Yi Wang, Xinjie Chen, Tao Li, Lin Zhou*, Ren-Min Ma*, Shining Zhu*, Wenshan Cai, Jia Zhu*, Stable, high-performance sodium-based plasmonic devices in the near infrared, Nature, 2020, 581,7809, 401-405.
三维纳米手性光学天线。研究团队实现了基于单根三维纳米螺旋的偏振光调制器。利用先进微纳加工技术制备得到三维纳米螺旋结构，并在实验上首次测量了单个结构的旋光光谱，实现了对光偏振的调制。该三维手性纳米天线结构还伴随着近场区域内光自旋密度的增强，在生化分子手性性质的超灵敏检测方面有重要应用。
图. 三维螺旋纳米天线的结构设计、结构实现以及光学表征
原文信息：Yifei Mao1, Yun Zheng1, Can Li, Lin Guo, Yini Pan, Rui Zhu, Jun Xu, Weihua Zhang*, and Wengang Wu*, Programmable Bidirectional Folding of Metallic Thin Films for 3D Chiral Optical Antennas, Advanced Materials, 2017, 1606482 (1-6) .
三维动态可调超材料。研究团队实现了一种三维动态可调超材料。利用先进微纳制备工艺和MEMS技术制备得到超材料阵列，每个纳米单元可在电流控制下可进行三维动态形变，调控精度<100 nm。器件响应范围可在中红外-远红外波段任意切换，开关比>95%。
图. 动态可调超材料的结构设计、开关态切换以及光学性能
原文信息：Yifei Mao, Yini Pan, Weihua Zhang, Rui Zhu, Jun Xu and Wengang Wu*, Multi-Direction-Tunable Three-Dimensional Meta-Atoms for Reversible Switching between Midwave and Long-Wave Infrared Regimes, Nano Letters, 2016, 16(11), pp 7025-7029.
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