热超表面：结合局部和非局部光物质相互作用控制热发射

      热辐射由物质随机波动产生的光组成，因此，它在自然界和现代技术中无处不在。当由传统材料产生时，热辐射是非相干的、宽频带的和未准直的。通过对其进行滤波，笨重的光学器件可能会改变其光谱内容、偏振和空间特征，但仅在效率和设备占地面积方面付出巨大代价。在过去十年中，通过使用结构化光学材料或超材料，光学系统的后期紧凑化方面取得了实质性进展。超材料和结构薄膜（超表面）中的重点在于操纵外部产生的相干光（例如，来自激光器的光）或具有大程度相干的光（例如，在主体光学装置的初始阶段制备的光）。基本上，这些装置通过其亚波长单元局部操纵冲击波前，作用于入射波前。因为它们基于排列在表面上的独立散射体进行操作，在空间上被称为“局部”超表面。

       近日，美国纽约城市大学先进科学研究中心的Andrea Alù教授团队导出了实现对热发射光完全控制的必要条件，并指出需要同时裁剪整个结构的局部和非局部散射特征。基于这些发现，该团队介绍了一个基于连续介质中准超声态的热超表面平台，该平台很好的满足了以上要求，并通过实现对结构薄膜部分相干光发射的完全控制来完成光学系统的紧凑化程序，包括圆偏振光的单向发射、聚焦、空间和时间相干性的控制，以及设计自旋和角轨道动量的波前控制。此外，该平台对局部和非局部散射现象的控制可以整合到具有非线性或光学增益的系统中，用于新的相干光的控制和产生。因此，该平台视为实现多功能混合局部-非局部超表面，为小型化和高性能的下一代经典和量子光学提供了一种新方法。相关研究成果发表在《Physical Review X》上。（钟雨豪）

       文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.021050