主办单位：麦姆斯咨询
协办单位：上海传感信息科技有限公司
一、课程简介
自由调控以光为代表的电磁波一直是人类的梦想和追求，这不仅具有非凡的科学意义，而且还带来广泛的产业价值。近些年，超构表面（Metasurfaces）在光学研究及应用中“崭露头角”，其以较小的器件尺寸提供可用于光学成像、波束形成、全息显示、偏振探测等领域的独特调控功能。据麦姆斯咨询调研与分析，涉及超构表面的期刊文献和发明专利的数量持续快速增长，这是因为超构表面还在拓展更多的应用领域，包括计算成像、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）显示、全彩显示、生物传感、非线性光学、量子光学、拓扑光学、光学计算等。与此同时，超构表面能够在更紧凑的光学系统中实现各种调控功能的能力引起了产业界的强烈兴趣，众多行业将极大地受益于低成本、微型化、多功能的超构光学（Meta-Optics）元件。由此可见，超构表面在光学领域创造了新兴的发展机遇，在学术界和产业界都产生了重要的变革影响。
光学超构表面的发展之路
（来源：DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00457）
基于光学超构表面的振幅调控、相位调控、偏振调控
（来源：DOI: 10.3390/nano13071235）
光学超构表面是一种由具有工程光学特性的亚波长结构（称为超构原子）组成的人造功能膜层器件，也称二维光学超构材料（Metamaterial）。在众多光学超构表面器件中，超构透镜（Metalens）是其中非常重要的一类，通过超构原子阵列引入空间变化的相位突变实现光束聚焦，它的出现为减轻传统光学成像系统负荷、提升光学成像系统集成化以及实现新功能提供了有效的技术途径。2016年，Federico Capasso教授首次提出的高性能全介质超构透镜登上Science期刊封面，并被评为2016年美国Science期刊的最佳发现之一。近些年，人们针对超构透镜成像应用中的消色差和消像差特性开展了大量的研究。其中，多重相位联合调控被广泛应用于消色差的超构透镜设计；通过超构透镜的相位优化和双层结构等方案在消像差方面取得一些进展。根据麦姆斯咨询统计与分析，超构透镜全球专利申请量累计超1700件，涉及三百多位专利申请人。自2013年以来，全球范围内的超构透镜专利申请总体呈波浪式上升趋势，两次显著增长分别发生在2018年和2021年，最大年度申请量为369件。
超构透镜概念、实现和应用
（来源：DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00457）
超构透镜全球专利申请趋势
（来源：《超构透镜（Metalens）专利态势分析-2024版》）
除了在光学成像领域带来的革命性突破，超构表面还有望解决增强现实（AR）显示领域的难题：受到物理机制限制，基于折射、反射和衍射光学的传统光学元件只能提供有限的光场调制能力，同时还存在体积庞大、色散严重等问题，因此无法同时为AR显示系统提供紧凑的尺寸和良好的显示性能，包括宽视场角（FOV）、高色彩精度和大眼盒范围（eye box）。而通过采用超构表面全息器件（metaholograms）、超构透镜、超构表面耦合器（metacouplers）的组合取代传统光学元件，可以提高AR显示系统的紧凑性和显示性能，下图展示了上述三种超构表面器件在基于光波导的AR显示系统中的潜在应用。此外，超构表面器件还能够：（1）丰富AR眼镜的功能性，例如实现眼球追踪和防止镜片成雾（anti-fogging）；（2）提高微显示器分辨率，例如集成了超构表面的有机发光二极管（OLED）显示器，其空间分辨率可以超过每英寸10,000像素（PPI）。
基于多种超构表面器件的波导AR显示系统概念示意图
（来源：DOI: 10.1117/1.AP.5.3.034001）
受益于纳米技术和半导体制造的快速发展，光学超构表面加速从学术界走向产业界，成为光学前沿技术的投资热点，正在为光学产业带来一场变革。因此，众多创业公司投身其中，国外厂商主要有Metalenz、Meta Materials、NIL Technology、2Pi Optics、Lumotive、Imagia、Tunoptix、Leia；国内厂商主要有迈塔兰斯（MetalenX）、山河元景、纳境科技、比邻星光（Alpha Cen）、与光科技、和光微。其中，技术源于哈佛大学Federico Capasso教授团队的Metalenz发展较快：2022年6月，Metalenz和意法半导体（ST）合作提供新一代FlightSense™飞行时间（ToF）测距传感器VL53L8，该传感器在发射和接收窗口中都采用了光学超构表面，适用于智能手机、智能音箱、人机交互界面、消费类激光雷达（LiDAR）和增强现实（AR）/虚拟现实（VR）；2023年6月，Metalenz宣布与领先的半导体代工厂商联华电子（UMC）合作量产首款3D结构光超构光学元件，被专注于3D机器视觉和人工智能领域的创新企业“的卢深视”应用于智能门锁、门禁系统、刷脸支付终端（例如自动售货机）。的卢深视和Metalenz之间的合作标志着3D传感的新时代，因为这是全球首次将超构光学元件的突破性功能在3D结构光传感系统中商业化。
光学超构表面产品示例及未来预测：（a）钞票上的KolourOptik® Stripe超构表面，展示了纳米光学显示技术（结合了多向运动、3D立体深度、高分辨率和多种颜色），可提供易于验证且难以复制的独特视觉效果；（b）传统的微透镜和（c）META®的KolourOptik®纳米光学平台的对比；（d）来自标准半导体代工厂的12英寸超构表面晶圆（Metalenz设计）；（e）用于3D传感的红外点阵投影器对比：集成多透镜和DOE的传统方案与集成超构表面透镜的创新方案（Metalenz设计）；（f）Lumotive开发的用于激光雷达的光束控制超构表面；（g）多种应用需求驱动超构表面产品出货量的增长。（来源：DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00457）
在光学超构表面的“黄金时代”来临之际，麦姆斯咨询希望通过“见微知著”系列培训课程促进科学家和工程师交流超构表面的未来发展之路，共同推动超构表面的研究和开发，从而实现卓越的科研成果和广泛的产业应用。本次课程内容包括：（1）超构透镜及应用；（2）超构表面设计原理与应用挑战；（3）超构表面在多维光场感知中的应用；（4）超构表面在信息光电子领域的应用探索；（5）基于超构表面的增强现实（AR）显示技术；（6）近红外超构表面快照式光谱成像；（7）基于中红外超构透镜的成像技术；（8）超构透镜与成像技术；（9）介质超构透镜及微型成像系统；（10）光学超构表面的微纳加工技术研究进展；（11）纳米压印光刻及超构表面量产工艺。
二、培训对象
本课程主要面向光学超构表面产业链上下游企业的技术人员和管理人员，以及高校师生，同时也欢迎其他希望了解微纳光学、超构光学的非技术背景人员参加，如销售和市场人员、投融资机构人员、政府管理人员等。
三、培训时间
2024年11月1日~3日
授课结束后，为学员颁发麦姆斯咨询的结业证书。
四、培训地点
无锡市（具体地点以培训前一周的邮件通知为准）
五、课程内容
课程一：超构透镜及应用
老师：南京理工大学 教授 俞叶峰
超构光学是一种利用超构材料在亚波长空间尺度上实现光场多维度调控（包括振幅、相位、偏振等）的新兴技术。由于丰富的人工可调自由度和多参量操控的物理机制，超构光学被预言为有可能产生颠覆性应用的重要技术，可解决传统光学元件面临的瓶颈挑战。超构透镜是一种实现波束聚焦或发散的超构表面，其常用材料包括金属和介质两大类，此外还涉及金属与介质混合类型。其中，低损耗、高折射率的介质材料更适合制造光学超构透镜。与传统的折射透镜相比，超构透镜具有平面结构、轻薄、易集成的特性，在光学器件和系统的微型化、集成化、智能化方面具有重要的应用潜力。回顾近十年发展，超构透镜经历了从原理创新、概念验证、成果转化到商业应用的过程，器件性能持续优化，商用产品不断涌现，应用场景加速落地。本课程介绍超构透镜发展历程，详解超构透镜设计、制造、测试及应用，最后进行技术总结与展望。
课程提纲：
1. 超构材料、超构表面和超构透镜；
2. 超构透镜发展历程；
3. 超构透镜设计、制造和测试；
4. 超构透镜典型应用案例；
5. 超构透镜技术总结与展望。
课程二：超构表面设计原理与应用挑战
老师：浙江大学 研究员 马耀光
超构材料是一种以人工微纳结构单元作为超构原子构造而成的功能性材料，其往往具备自然界常规材料所不具备的光、声、电、磁、力、热等物理性质，例如负折射、超越衍射极限的聚焦、可控的非互易光传输等。作为一种二维形式的超构材料，超构表面允许以前所未有的自由度对光的振幅、相位、偏振等维度进行灵活高效的调控，有望突破传统光学的限制，实现低成本、高性能、超轻超薄、功能新颖的新型光学元器件，近年来引起了学术界和产业界越来越浓厚的研究兴趣。本课程从物理机理、相位调控到正向设计方法，系统回顾超构表面的设计原理，介绍这些机理如何用于实现丰富的应用，包括功能复用、宽带宽、大视场、多层级联、非局域超构表面等，涵盖最主要和最新的发展方向，最后讨论超构表面在走向实用化的道路上所面临的器件设计和加工制造方面的挑战，并对超构表面的未来发展进行展望。
课程提纲：
1. 偏振复用的超构表面；
2. 波长复用的超构表面；
3. 宽带的超构表面；
4. 大视场的超构表面；
5. 多层级联的超构表面；
6. 非局域超构表面；
7. 超构表面技术总结与展望。
课程三：超构表面在多维光场感知中的应用
老师：清华大学 副教授 杨原牧
光场包含了振幅、相位、光谱、偏振等多个维度的信息。传统的光电探测器一般仅能感知二维光强信息，若想实现对光场的其它维度信息的获取，则需利用多个光学元件的组合，故存在系统复杂、难以集成、只能调控标量光场等问题。光学元件的小型化，光场调控的精细化、矢量化，是光学工程领域的重要发展趋势。光学超构表面随趋势应运而生，其可以通过灵活的平面结构设计和纳米级空间精度，对矢量光场的多维信息进行调控，打破传统光学元件对传播光程的依赖性，从而为小型化、轻量化、集成化的多维矢量光场感知系统的实现提供可能。本课程详细讲解国内外基于超构表面实现光谱、偏振、深度等多维光场信息感知的最新研究成果和产业化进展，并对目前超构表面在多维光场感知领域面临的挑战以及未来的发展趋势进行展望。
课程提纲：
1. 基于超构表面的多维光场感知框架；
2. 基于超构表面的偏振相机；
3. 基于超构表面的偏振深度四维相机；
4. 基于超构表面的复振幅光场相机；
5. 超构表面多维光场感知的其它相关工作。
课程四：超构表面在信息光电子领域的应用探索
老师：武汉大学 教授 郑国兴
微电子是信息技术飞速发展的关键，它使电子器件从分立走向集成，基本遵从“摩尔定律”的指数级进步，带来成本、可靠性、功耗和体积等方面的改善。随着硅基电子集成工艺逼近物理极限，电子器件带宽、速率和功耗等性能难以再有数量级进步，光子因其高带宽、高速率、低功耗和高并行等特性而成为信息技术继续进步的希望。信息技术必须从“电子为主、光子为辅”迈向“电子和光子并重”。超构表面被称为“控光者”或“光子指挥者”，主要由二维周期性亚波长结构阵列组成，具有高度灵活的光响应能力，在显示、隐藏、探测、成像、通信、计算等信息光电子领域具有巨大的应用潜力。并且，超构表面还可以采用与半导体加工工艺兼容的制造方法，在IC代工厂实现批量生产。这也有助于超构表面与电子器件的片上集成，进而推动“光电融合”发展。本课程介绍超构表面多维度光场调控的理论基础，详解超构表面在信息光电子领域的应用。
课程提纲：
1. 超构表面多维度光场调控的理论基础；
2. 基于超构表面的波束控制与光无线通信；
3. 基于超构表面的多功能图像显示与信息隐藏；
4. 基于超构表面的超紧凑偏振光谱成像；
5. 基于超构表面的全光数字计算与模拟计算；
6. 超构表面在信息光电子领域的应用总结与展望。
课程五：基于超构表面的增强现实（AR）显示技术
老师：华中科技大学 教授 张诚
增强现实（AR）是一种结合现实世界景象和计算机生成内容的交互体验技术。理想的AR显示系统需要同时兼顾重量轻、便携性高、成像质量好等特点。然而，当前的AR显示系统基于传统折射、反射和衍射光学元件的组合，受物理机制限制，这些传统光学元件只能提供有限的光场调控能力，同时还存在体积庞大、色散严重等问题。近年来，超构表面表现出独特的优势，例如紧凑的结构尺寸和灵活的光场调控能力，因此被广泛认为能够克服当前AR显示系统面临的一些限制。本课程介绍基于超构表面的AR显示技术，详细分析三种典型超构表面器件，即超构透镜（metalenses）、超构表面耦合器（metacouplers）和超构表面全息器件（metaholograms）在AR显示领域的研究进展，以及它们在不同形式的AR显示中发挥的作用，重点阐明以上三种器件的物理原理、设计方案和相关AR显示系统的特点和优势。
课程提纲：
1. AR显示解决方案及系统组成；
2. AR显示超构表面的构成材料和制造技术；
3. AR显示超构透镜（metalenses）；
4. AR显示超构表面耦合器（metacouplers）；
5. AR显示超构表面全息器件（metaholograms）；
6. 基于超构表面的AR显示技术挑战与展望。
课程六：近红外超构表面快照式光谱成像
老师：北京理工大学 教授 黄玲玲
光谱信息作为不同物质的光学指纹，能够在多种场景下用于物质的鉴定与识别，在遥感探测、智慧农业、生物监测、化学分析等多个领域取得了广泛的应用。然而，现有的光谱成像系统多采用窄带滤光片或者棱镜、光栅等色散元件实现不同波长信息的提取。采用窄带滤光片，已发展出分焦面（DoFP）和分时（DoT）探测两种方式。采用DoFP方式时，光谱图像的空间分辨率与光谱分辨率互相限制；而对于DoT方式，光谱成像的时间分辨率受限，难以适用于高速运动场景的准确获取。对于编码孔径快照式光谱成像（CASSI）系统，相对庞大的体积限制了其与移动设备的集成。为此，北京理工大学黄玲玲等人设计出基于元注意力网络的近红外超构表面快照式光谱成像系统，实现了高保真度、低串扰的光谱图像重构，并能准确区分出空间重叠的光谱图像，为区分、探测不同成分的近红外物质信息提供可能。通过将所设计的近红外超构表面与智能手机、无人机等可移动设备集成，有望在未来实现便携式、小型化的光谱成像移动设备。本课程从快照式光谱成像技术入手，详解近红外超构表面关键技术及其在快照式光谱成像领域的应用。
课程提纲：
1. 快照式光谱成像概述；
2. 光学超构表面从基础到应用；
3. 近红外超构表面设计、制造及测试；
4. 基于元注意力网络先验的迭代去噪重建算法；
5. 基于元注意力网络的近红外超构表面快照式光谱成像；
6. 近红外超构表面快照式光谱成像技术总结与展望。
课程七：基于中红外超构透镜的成像技术
老师：华中科技大学 教授 易飞
众所周知，所有温度高于绝对零度的物体都在辐射红外电磁波，而中红外热成像正是利用物体的红外热辐射获取其内在特性的技术，具有夜视、实时、非接触、非侵入等特点，因而在工业检测、气体探测、医疗影像、安防监控、探测制导、军事侦察等多个领域得到广泛应用。然而，现有的中红外热成像系统包括了多片折射型曲面透镜，这导致整个成像系统的尺寸、重量和功率（SWaP）较大。华中科技大学易飞团队原创性地提出并成功开发了一种“多版图拼接式投影曝光”技术，以制造具有大口径的超构透镜，从而替代传统的折射透镜，最终构建出轻量、无热化中红外相机。近期，易飞团队开发出结合5厘米大口径超构透镜和非制冷焦平面阵列（FPA）的中红外相机，实现了数十米远距离的热成像。通过计算方法去除杂光，该中红外相机能够在35至700℃范围内实现精度小于±0.7%的温度映射，并展现出卓越的环境适应性。此外，该中红外相机还采用了智能算法和滤光技术，能够在5米远的距离上可视化和量化的六氟化硫气体泄漏监测，最小可检测泄漏率仅为0.2 sccm。本课程详解基于中红外超构透镜的成像技术，以及中红外相机在测温成像和气体成像领域的应用。
课程提纲：
1. 中红外超构透镜 vs. 中红外透镜；
2. 大口径中红外超构透镜设计、制造及测试；
3. 大口径中红外超构透镜相机设计与制造；
4. 远距离热成像关键技术：基于解卷积的杂散光消除方法；
5. 大口径中红外超构透镜相机应用研究：测温成像、气体成像；
6. 基于中红外超构透镜的成像技术总结与展望。
课程八：超构透镜与成像技术
老师：中山大学 副教授 梁浩文
光学显微成像技术利用光的折射原理，通过大数值孔径会聚光线以实现显微放大成像。高质量的物镜需要由多个透镜组成，以消除色差和畸变，但是这会增加物镜的厚度、成本与系统体积。光学显微成像的广泛应用对物镜提出了轻薄化与多功能化等新要求。超构透镜通过亚波长超构单元结构来调控光场振幅、相位、光谱、偏振等参数，具有超轻薄、平面化、易集成、可批量制造等特点，非常有利于高度集成的成像系统。中山大学梁浩文团队利用超构透镜灵活多样的设计原理和功能复用的特性，将超构透镜应用于立体显微成像和数码显微成像等领域，取得了一系列新的研究进展。此外，由于超构透镜通常设计为固定焦距，其功能被限制在静态场景中。梁浩文团队为此提出一种基于轴向运动的变焦超构透镜，它可以同时执行成像和变焦功能，实现令人印象深刻的11.9倍变焦范围，同时保持良好的成像质量。这种轻薄的变焦超构透镜有望应用于无人机或机器人的摄像头。本课程介绍光学超构透镜的设计、研究进展及成像应用：从光学显微成像引入，重点讲解超构透镜在扫描成像、宽场成像、功能性成像中的设计要点与应用前景。
课程提纲：
1. 光学显微成像技术概述；
2. 基于超构透镜的扫描成像技术及应用；
3. 基于超构透镜的宽场成像技术及应用；
4. 基于超构透镜的功能性成像技术及应用；
5. 超构透镜在光学成像应用上的展望。
课程九：介质超构透镜及微型成像系统
老师：湖南大学 副教授 胡跃强
当前，光学成像技术已经在高分辨率、高图像质量、宽波段等方面取得了优异的性能。但是，光学成像技术大多建立在成熟的折射光学元件的基础上，整个光学成像系统体积较大。而消费、工业和汽车市场越来越需要微型化和轻量化的光学成像系统。因此，研制尺寸更小的光学元件至关重要。得益于微纳加工技术的发展，超构透镜为提高光学成像系统的集成度、保持系统分辨率提供了可能的解决方案。在过去的几年里，超构透镜的成像性能方面取得了令人振奋的进展，包括效率提高、宽带消色差、视场拓宽等，这些都标志着超构透镜向实际应用的迈进。如今，产业界已经推出折射透镜-超构透镜混合光学系统，以加速超构透镜进入智能手机摄像头。本课程首先介绍介质超构透镜基本知识及原理设计，然后全面阐述用于微型成像系统的介质超构透镜研究现状、挑战及产业化。
课程提纲：
1. 介质超构透镜概述；
2. 介质超构透镜原理设计；
3. 用于微型成像系统的介质超构透镜研究进展；
4. 用于微型成像系统的介质超构透镜面临的挑战；
5. 介质超构透镜产业化进展。
课程十：光学超构表面的微纳加工技术研究进展
老师：湖南大学 副教授 胡跃强
由于超构表面是由在二维平面上高自由度、非周期性、排列密集的亚波长单元结构组成，通过调整超构单元的形状、大小、方向或位置，可以在界面处引入相位梯度，并任意控制光波前。超构表面被认为是第三代新型光学元件，掌握自主可控微纳结构光学元件设计、加工制备技术和装备，就抓住了应对新一轮产业技术变革的主动权！在光学波段（从紫外光、可见光到红外光波段）的超构表面对微纳加工提出了一些极端的参数要求，例如极小尺度、极高精度、极高深宽比、难加工材料、跨尺度、多维度精确对准等，对其走向实际的量产应用提出了极大的挑战。到目前为止，已有三种很有前途的微纳加工技术被用于制造大面积超构表面：DUV光刻、纳米转移印刷（nTP）、纳米压印光刻（NIL）。本课程针对光学超构表面，深入讲解从小批量实验加工到大批量生产制造的微纳加工技术及研究情况，最后针对微纳加工技术的当前挑战和未来发展进行总结和展望。
课程提纲：
1. 微纳加工技术概述；
2. 电子束曝光；
3. 聚焦离子束刻蚀；
4. 激光直写加工；
5. 掩模光刻加工；
6. 纳米压印加工。
课程十一：纳米压印光刻及超构表面量产工艺
老师：杭州欧光芯科技有限公司/国科大杭高院 创始人兼CEO/研究生导师 张琬皎
纳米压印光刻（NIL）是一种具有纳米级精度的先进光刻技术，可用于大面积制造分辨率达亚十纳米（sub-10 nm）的结构,曾被美国麻省理工科技周刊评为“将改变世界的十大新兴技术之一”。近些年，纳米压印技术开始越来越多的被应用在微纳光学领域，例如衍射光学元件（DOE）、微透镜阵列、增强现实（AR）眼镜、线栅偏振片及超构表面等。最近，通过将TiO₂纳米颗粒嵌入NIL树脂中，研究人员制备出可用于光学超构表面的高折射率NIL树脂。这使得单步制造在可见光波长下工作的超构表面成为可能。本次课程中将介绍纳米压印光刻技术、国内外最新进展、工艺流程以及该技术在不用材料的超构表面量产中的应用，如非晶硅、氮化硅、二氧化钛、高折射率压印胶等，同时也会分享团队如何实现基于纳米压印光刻的8英寸晶圆级超构表面量产工艺流程。
课程提纲：
1. 纳米压印光刻技术概述及国内外进展；
2. 纳米压印光刻工艺流程；
3. 纳米压印光刻模具制作；
4. 纳米压印光刻设备及材料；
5. 基于纳米压印光刻的近红外超构表面量产工艺；
6. 基于纳米压印光刻的可见光超构表面量产工艺；
7. 纳米压印光刻在超构表面中的应用展望。
六、师资介绍
俞叶峰，博士，南京理工大学微电子学院教授、博士生导师。他的研究领域主要包含纳米光子学、等离激元与超构材料、超构透镜与超构表面、纳米光电子器件等。他本科及硕士毕业于武汉大学物理科学与技术学院，博士毕业于法国巴黎东大学。2011年至2018在新加坡科技局数据存储研究中心（ASTAR-DSI）从事超构等离激元与超构表面器件的研究。2018年9月入职南京理工大学电子工程与光电技术学院，2023年转入微电子学院，主持了国家高层次人才研究项目、江苏省基础研究重点项目、多项横向技术开发项目、江苏省人才项目等。相关研究成果在Nature Communications、Nano Letters等顶级期刊上发表论文30余篇，获得中国授权发明专利4项。
马耀光，博士，浙江大学百人计划研究员、博士生导师。2018年入职浙江大学，在任职期间，带领的纳米光学团队（NanoOptics @ ZJU）长期致力于研究介观尺度上光与物质相互作用的机理与相关效应。他目前的研究兴趣包括超构表面器件、计算成像与计算光谱、精密检测与智能传感等方向，其团队研究领域涉及多学科交叉，涵盖科学探索、工程应用等多个方面。近年来，他在包括Science、eLight等国际重要学术期刊上发表40余篇高影响力学术论文，多篇为ESI高被引论文，单篇最高引用超过1000次。2017年、2021年在Science分别发表两篇关于随机结构超构材料的工作，并入选英国物理协会（IOP）旗下Physics World杂志评选“Breakthrough of the Year 2017”、中国科学报社评选的2021年光学领域十大社会影响力成果、中国激光杂志社评选的2021中国光学十大进展、国家科技部评选的2021年度“中国科学十大进展”候选进展。他主持了多项研究项目，包括基金委优青项目、中组部青年特聘专家项目，浙江省杰青、中央军委科技委创新特区项目、国家自然科学基金项目、校企合作项目等，申请并获得授权发明专利三十余项。他还是Science、Nature Electronics、Nature Sustainability等三十余个国际期刊的审稿人；为自然科学基金委、教育部等重点项目、人才项目担任评审专家；担任《中国科学：技术科学》青年编委、《红外与激光工程》青年编委、中国工程院《信息与电子工程前沿（英文）》通讯专家；在国内外知名学术会议多次做邀请报告、担任分会场主席。
杨原牧，博士，清华大学精密仪器系长聘副教授、博士生导师，入选国家海外高层次青年人才计划。他于2011年获天津大学学士学位，2015年获美国范德堡大学博士学位。2015-2017年，在美国Sandia国家实验室从事博士后研究，2017-2018年，在美国Intellectual Ventures公司担任研究科学家，是基于超构表面技术的固态激光雷达初创公司Lumotive的创始团队成员。他长期从事超构光学领域的研究工作，近年来，作为负责人，先后主持了国家自然科学基金面上项目、重点项目及多项航天领域横向课题，迄今发表高水平期刊论文50余篇，第一或通讯作者论文发表在包括Nature Photonics（2篇）、Nature Physics等国际顶级期刊，谷歌学术引用6000余次。相关成果已授权中国发明专利6项，美国专利4项。他担任Advanced Devices Instrumentation（Science合作期刊）和《航天返回与遥感》期刊编委以及中国激光杂志社、Advanced Photonics、《红外与激光工程》、《光子学报》青年编委；10余次参与组织OSA Advanced Photonics Congress等国内外学术会议，30余次在SPIE Photonics West等国内外会议做邀请报告。他获评福布斯中国（科学领域）“30岁以下30人”，当选爱思唯尔中国高被引学者。
郑国兴，博士，武汉大学电子信息学院教授、博士生导师、电科系主任。他先后在中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室、英国伯明翰大学超材料研究中心、鹏城实验室、武汉大学等单位从事科学研究，致力于超构表面的高性能、大范围、高集成光场调控研究：揭示了超构表面精细化光场调控的工作机制；掌握了光效率提升，工作带宽扩展，高精度、大规模纳米结构制备，无串扰高密度多功能器件集成等关键技术，发展出诸多具有高效宽带、全空间范围自由调控、多功能集成、可批量制造等优势的新型超构器件，在高速光无线通信、红外成像等领域得到了初步应用。他主持国家重点研发计划项目2项，基金委自科基金5项，主持国防173项目、省杰青等30余项；发表期刊论文122篇，连续多年入选“Elsevier中国高被引学者”和“斯坦福全球前2%顶尖科学家”；获发明专利授权135项，入选“湖北省百名专利发明领军人才”及“湖北省科技创新战略团队”，获教育部技术发明一等奖1项等。他现任Journal of Optics、Electronics、《应用光学》等期刊编委，国家重点研发计划指南编制专家、中国通信学会光通信委员会委员、中国光学学会光学教育专业委员会委员、湖北省光学学会常务理事等。
张诚，博士，华中科技大学光学与电子信息学院、武汉国家光电研究中心教授、博士生导师、院长助理。他于2010年在山东大学取得本科学位，2016年在美国密歇根大学-安娜堡分校取得博士学位。他长期从事微纳光子学与微纳加工制造等领域的研究工作，在Science、Light: Science Applications、Advanced Materials等学术期刊发表论文60余篇，谷歌学术引用5100余次，H因子39。他申请美国发明专利5项，在国际会议做邀请报告30余次，获得PIERS会议青年科学家奖、中国优秀自费留学生奖学金、密歇根大学杰出博士研究奖、蒋震海外研究生奖学金等多项荣誉与奖励。
黄玲玲，博士，北京理工大学教授、博士生导师，入选教育部青年长江学者、北京市卓越青年科学家、北京市杰青等计划。她长期在微纳光学、衍射光学及全息领域从事教学和科研工作，主要研究方向包括新型微纳光学元器件物理机制及功能应用、光场调控、全息显示等方面。她主持10余项国家级和省部级项目，包括科技部重点研发计划、国家自然科学基金联合基金重点项目等。她在Nature Communication、Advanced Materials、Nano Letters、Light: Science Applications、Laser Photonics Review等国际顶级期刊发表SCI论文100余篇，受邀做学术会议特邀报告40余次，授权发明专利50余项，编辑出版学术专著1本。
易飞，博士，华中科技大学光学与电子信息学院教授、博士生导师。他的研究领域包含光子集成电路、纳米光子学、等离激元与超构材料、红外探测成像器件等。本科及硕士毕业于浙江大学信息与电子工程学系。在美国读博期间参与了国防高级研究计划局（DARPA）的“Super Molecular Photonics（MORPH）”项目，开展了基于透明导电氧化物电极的高速低功耗电光调制器的研发工作，并作为访问学者工作于新加坡科技局数据存储研究中心（ASTAR-DSI）。2011年获美国西北大学电子工程与计算机科学系博士学位。后于宾夕法尼亚大学材料科学与工程学系从事博士后研究，期间开展了基于光学天线的光谱/偏振敏感型红外热探测器的研发工作。2015年9月入职华中科技大学光电信息学院工作，主持了国自然青年项目、面上项目、国家重点研发计划课题，装备发展部预先研究领域基金项目、华科-海康威视联合实验室横向技术开发项目、烟台开发区科技领军人才项目等，并参与了国家重点研发计划青年项目、国家重点研发计划子课题。截止目前，在Nature Photonics、Nature Communications、Science Advances、Nano Letters等期刊上发表论文40余篇；美国授权专利5项；中国授权发明专利17项；出版专著章节1章。
梁浩文，博士，中山大学物理学院副教授。他主要从事先进光学成像与显示技术，包括微纳超构透镜成像、纳米光学成像、散射光学成像、虚拟现实技术及交叉应用等研究。作为项目负责人，他主持了多项国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划课题、国家科技创新项目等。他获得广东省特支计划青年人才，担任中国光学工程学会计算成像专家委员会青年委员、国际信息显示学会北京分会AR/VR专业委员会委员、中国图象图形学学会三维成像与显示专业委员会委员。发表学术论文30余篇，申请发明专利30余项，授权10余项。
胡跃强，博士，湖南大学机械与运载工程学院副教授、博士生导师。他担任《光学精密工程》编委、International Journal of Extreme Manufacturing（《极端制造》）和《红外与激光工程》青年编委。他还是美国光学学会（OSA）会员、中国机械工程学会高级会员、中国微纳米技术协会高级会员。2018年于清华大学获得博士学位，先后在美国加州大学伯克利分校、德国马普所等机构学习工作，2018年加入湖南大学，主要研究方向为微纳结构（尤其是超构表面元件）的光场调控原理设计、器件制备和系统应用。他主持国家xx基金重点项目、国家重点研发计划课题、国家自然科学面上、青年及中欧人才计划基金以及企业重大攻关项目等数项。他在Nature Communications、Light: Science Application、Nano Letters、Engineering、Advanced Functional Materials等期刊发表SCI论文，入选ESI热点论文2篇，高被引论文8篇，申请发明专利40余项，授权12项。
张琬皎，博士，浙江省海外高层人才、教授级高级工程师、杭州欧光芯科技有限公司创始人兼CEO、国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院研究生导师。她毕业于德国亚琛工业大学，获得博士学位，师承欧洲纳米压印鼻祖Heinrich Kurz教授，作为国际上最早研究纳米压印光刻量产技术的团队成员之一，开发出世界第一台紫外软膜纳米压印设备及配套工艺。她从事纳米压印光刻技术等领域的研究工作近20年，开发了纳米压印工艺在太阳能电池、LED、DFB激光芯片、AR光波导、衍射光学元件、微透镜、超构透镜等产品中的应用以及多种纳米压印材料。为促进国内纳米压印技术的产业化发展，打破国外垄断，她2018年回国创业，在杭州建成了全国首条以纳米压印为核心的生产线，开发出了纳米孔生物芯片、匀光片、AR镜片、超构透镜等多款产品，实现了该产品从设备、材料到量产工艺的全面国产化。她曾获得中国（杭州）海外人才创新创业项目大赛一等奖，“纳米之星”创新创业大赛长三角赛区二等奖。她主持或参与了国家自然科学基金、重点研发计划、中科院项目及企业横向等多项科研项目，获得研究成果二十余项，曾受聘为中国科协海智计划特聘专家。
七、培训费用和报名方式咨询
报名咨询：请发送电子邮件至PENGLin@MEMSConsulting.com，邮件题目格式为：报名+光学超构表面培训+单位+人数。
报名网站：
https://www.memstraining.com/training-65.html
培训赞助：请致电联系彭女士（17368357393），或麦姆斯咨询固话（0510-83481111）。
麦姆斯咨询
联系人：彭女士
电话：17368357393
E-mail：PENGLin@MEMSConsulting.com
《光学和射频领域的超构材料和超构表面-2024版》
《光学和射频应用的超构材料-2024版》
主办单位：麦姆斯咨询
协办单位：上海传感信息科技有限公司
一、课程简介
自由调控以光为代表的电磁波一直是人类的梦想和追求，这不仅具有非凡的科学意义，而且还带来广泛的产业价值。近些年，超构表面（Metasurfaces）在光学研究及应用中“崭露头角”，其以较小的器件尺寸提供可用于光学成像、波束形成、全息显示、偏振探测等领域的独特调控功能。据麦姆斯咨询调研与分析，涉及超构表面的期刊文献和发明专利的数量持续快速增长，这是因为超构表面还在拓展更多的应用领域，包括计算成像、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）显示、全彩显示、生物传感、非线性光学、量子光学、拓扑光学、光学计算等。与此同时，超构表面能够在更紧凑的光学系统中实现各种调控功能的能力引起了产业界的强烈兴趣，众多行业将极大地受益于低成本、微型化、多功能的超构光学（Meta-Optics）元件。由此可见，超构表面在光学领域创造了新兴的发展机遇，在学术界和产业界都产生了重要的变革影响。
光学超构表面的发展之路
（来源：DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00457）
基于光学超构表面的振幅调控、相位调控、偏振调控
（来源：DOI: 10.3390/nano13071235）
光学超构表面是一种由具有工程光学特性的亚波长结构（称为超构原子）组成的人造功能膜层器件，也称二维光学超构材料（Metamaterial）。在众多光学超构表面器件中，超构透镜（Metalens）是其中非常重要的一类，通过超构原子阵列引入空间变化的相位突变实现光束聚焦，它的出现为减轻传统光学成像系统负荷、提升光学成像系统集成化以及实现新功能提供了有效的技术途径。2016年，Federico Capasso教授首次提出的高性能全介质超构透镜登上Science期刊封面，并被评为2016年美国Science期刊的最佳发现之一。近些年，人们针对超构透镜成像应用中的消色差和消像差特性开展了大量的研究。其中，多重相位联合调控被广泛应用于消色差的超构透镜设计；通过超构透镜的相位优化和双层结构等方案在消像差方面取得一些进展。根据麦姆斯咨询统计与分析，超构透镜全球专利申请量累计超1700件，涉及三百多位专利申请人。自2013年以来，全球范围内的超构透镜专利申请总体呈波浪式上升趋势，两次显著增长分别发生在2018年和2021年，最大年度申请量为369件。
超构透镜概念、实现和应用
（来源：DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00457）
超构透镜全球专利申请趋势
（来源：《超构透镜（Metalens）专利态势分析-2024版》）
除了在光学成像领域带来的革命性突破，超构表面还有望解决增强现实（AR）显示领域的难题：受到物理机制限制，基于折射、反射和衍射光学的传统光学元件只能提供有限的光场调制能力，同时还存在体积庞大、色散严重等问题，因此无法同时为AR显示系统提供紧凑的尺寸和良好的显示性能，包括宽视场角（FOV）、高色彩精度和大眼盒范围（eye box）。而通过采用超构表面全息器件（metaholograms）、超构透镜、超构表面耦合器（metacouplers）的组合取代传统光学元件，可以提高AR显示系统的紧凑性和显示性能，下图展示了上述三种超构表面器件在基于光波导的AR显示系统中的潜在应用。此外，超构表面器件还能够：（1）丰富AR眼镜的功能性，例如实现眼球追踪和防止镜片成雾（anti-fogging）；（2）提高微显示器分辨率，例如集成了超构表面的有机发光二极管（OLED）显示器，其空间分辨率可以超过每英寸10,000像素（PPI）。
基于多种超构表面器件的波导AR显示系统概念示意图
（来源：DOI: 10.1117/1.AP.5.3.034001）
受益于纳米技术和半导体制造的快速发展，光学超构表面加速从学术界走向产业界，成为光学前沿技术的投资热点，正在为光学产业带来一场变革。因此，众多创业公司投身其中，国外厂商主要有Metalenz、Meta Materials、NIL Technology、2Pi Optics、Lumotive、Imagia、Tunoptix、Leia；国内厂商主要有迈塔兰斯（MetalenX）、山河元景、纳境科技、比邻星光（Alpha Cen）、与光科技、和光微。其中，技术源于哈佛大学Federico Capasso教授团队的Metalenz发展较快：2022年6月，Metalenz和意法半导体（ST）合作提供新一代FlightSense™飞行时间（ToF）测距传感器VL53L8，该传感器在发射和接收窗口中都采用了光学超构表面，适用于智能手机、智能音箱、人机交互界面、消费类激光雷达（LiDAR）和增强现实（AR）/虚拟现实（VR）；2023年6月，Metalenz宣布与领先的半导体代工厂商联华电子（UMC）合作量产首款3D结构光超构光学元件，被专注于3D机器视觉和人工智能领域的创新企业“的卢深视”应用于智能门锁、门禁系统、刷脸支付终端（例如自动售货机）。的卢深视和Metalenz之间的合作标志着3D传感的新时代，因为这是全球首次将超构光学元件的突破性功能在3D结构光传感系统中商业化。
光学超构表面产品示例及未来预测：（a）钞票上的KolourOptik® Stripe超构表面，展示了纳米光学显示技术（结合了多向运动、3D立体深度、高分辨率和多种颜色），可提供易于验证且难以复制的独特视觉效果；（b）传统的微透镜和（c）META®的KolourOptik®纳米光学平台的对比；（d）来自标准半导体代工厂的12英寸超构表面晶圆（Metalenz设计）；（e）用于3D传感的红外点阵投影器对比：集成多透镜和DOE的传统方案与集成超构表面透镜的创新方案（Metalenz设计）；（f）Lumotive开发的用于激光雷达的光束控制超构表面；（g）多种应用需求驱动超构表面产品出货量的增长。（来源：DOI: 10.1021/acsphotonics.3c00457）
在光学超构表面的“黄金时代”来临之际，麦姆斯咨询希望通过“见微知著”系列培训课程促进科学家和工程师交流超构表面的未来发展之路，共同推动超构表面的研究和开发，从而实现卓越的科研成果和广泛的产业应用。本次课程内容包括：（1）超构透镜及应用；（2）超构表面设计原理与应用挑战；（3）超构表面在多维光场感知中的应用；（4）超构表面在信息光电子领域的应用探索；（5）基于超构表面的增强现实（AR）显示技术；（6）近红外超构表面快照式光谱成像；（7）基于中红外超构透镜的成像技术；（8）超构透镜与成像技术；（9）介质超构透镜及微型成像系统；（10）光学超构表面的微纳加工技术研究进展；（11）纳米压印光刻及超构表面量产工艺。
二、培训对象
本课程主要面向光学超构表面产业链上下游企业的技术人员和管理人员，以及高校师生，同时也欢迎其他希望了解微纳光学、超构光学的非技术背景人员参加，如销售和市场人员、投融资机构人员、政府管理人员等。
三、培训时间
2024年11月1日~3日
授课结束后，为学员颁发麦姆斯咨询的结业证书。
四、培训地点
无锡市（具体地点以培训前一周的邮件通知为准）
五、课程内容
课程一：超构透镜及应用
老师：南京理工大学 教授 俞叶峰
超构光学是一种利用超构材料在亚波长空间尺度上实现光场多维度调控（包括振幅、相位、偏振等）的新兴技术。由于丰富的人工可调自由度和多参量操控的物理机制，超构光学被预言为有可能产生颠覆性应用的重要技术，可解决传统光学元件面临的瓶颈挑战。超构透镜是一种实现波束聚焦或发散的超构表面，其常用材料包括金属和介质两大类，此外还涉及金属与介质混合类型。其中，低损耗、高折射率的介质材料更适合制造光学超构透镜。与传统的折射透镜相比，超构透镜具有平面结构、轻薄、易集成的特性，在光学器件和系统的微型化、集成化、智能化方面具有重要的应用潜力。回顾近十年发展，超构透镜经历了从原理创新、概念验证、成果转化到商业应用的过程，器件性能持续优化，商用产品不断涌现，应用场景加速落地。本课程介绍超构透镜发展历程，详解超构透镜设计、制造、测试及应用，最后进行技术总结与展望。
课程提纲：
1. 超构材料、超构表面和超构透镜；
2. 超构透镜发展历程；
3. 超构透镜设计、制造和测试；
4. 超构透镜典型应用案例；
5. 超构透镜技术总结与展望。
课程二：超构表面设计原理与应用挑战
老师：浙江大学 研究员 马耀光
超构材料是一种以人工微纳结构单元作为超构原子构造而成的功能性材料，其往往具备自然界常规材料所不具备的光、声、电、磁、力、热等物理性质，例如负折射、超越衍射极限的聚焦、可控的非互易光传输等。作为一种二维形式的超构材料，超构表面允许以前所未有的自由度对光的振幅、相位、偏振等维度进行灵活高效的调控，有望突破传统光学的限制，实现低成本、高性能、超轻超薄、功能新颖的新型光学元器件，近年来引起了学术界和产业界越来越浓厚的研究兴趣。本课程从物理机理、相位调控到正向设计方法，系统回顾超构表面的设计原理，介绍这些机理如何用于实现丰富的应用，包括功能复用、宽带宽、大视场、多层级联、非局域超构表面等，涵盖最主要和最新的发展方向，最后讨论超构表面在走向实用化的道路上所面临的器件设计和加工制造方面的挑战，并对超构表面的未来发展进行展望。
课程提纲：
1. 偏振复用的超构表面；
2. 波长复用的超构表面；
3. 宽带的超构表面；
4. 大视场的超构表面；
5. 多层级联的超构表面；
6. 非局域超构表面；
7. 超构表面技术总结与展望。
课程三：超构表面在多维光场感知中的应用
老师：清华大学 副教授 杨原牧
光场包含了振幅、相位、光谱、偏振等多个维度的信息。传统的光电探测器一般仅能感知二维光强信息，若想实现对光场的其它维度信息的获取，则需利用多个光学元件的组合，故存在系统复杂、难以集成、只能调控标量光场等问题。光学元件的小型化，光场调控的精细化、矢量化，是光学工程领域的重要发展趋势。光学超构表面随趋势应运而生，其可以通过灵活的平面结构设计和纳米级空间精度，对矢量光场的多维信息进行调控，打破传统光学元件对传播光程的依赖性，从而为小型化、轻量化、集成化的多维矢量光场感知系统的实现提供可能。本课程详细讲解国内外基于超构表面实现光谱、偏振、深度等多维光场信息感知的最新研究成果和产业化进展，并对目前超构表面在多维光场感知领域面临的挑战以及未来的发展趋势进行展望。
课程提纲：
1. 基于超构表面的多维光场感知框架；
2. 基于超构表面的偏振相机；
3. 基于超构表面的偏振深度四维相机；
4. 基于超构表面的复振幅光场相机；
5. 超构表面多维光场感知的其它相关工作。
课程四：超构表面在信息光电子领域的应用探索
老师：武汉大学 教授 郑国兴
微电子是信息技术飞速发展的关键，它使电子器件从分立走向集成，基本遵从“摩尔定律”的指数级进步，带来成本、可靠性、功耗和体积等方面的改善。随着硅基电子集成工艺逼近物理极限，电子器件带宽、速率和功耗等性能难以再有数量级进步，光子因其高带宽、高速率、低功耗和高并行等特性而成为信息技术继续进步的希望。信息技术必须从“电子为主、光子为辅”迈向“电子和光子并重”。超构表面被称为“控光者”或“光子指挥者”，主要由二维周期性亚波长结构阵列组成，具有高度灵活的光响应能力，在显示、隐藏、探测、成像、通信、计算等信息光电子领域具有巨大的应用潜力。并且，超构表面还可以采用与半导体加工工艺兼容的制造方法，在IC代工厂实现批量生产。这也有助于超构表面与电子器件的片上集成，进而推动“光电融合”发展。本课程介绍超构表面多维度光场调控的理论基础，详解超构表面在信息光电子领域的应用。
课程提纲：
1. 超构表面多维度光场调控的理论基础；
2. 基于超构表面的波束控制与光无线通信；
3. 基于超构表面的多功能图像显示与信息隐藏；
4. 基于超构表面的超紧凑偏振光谱成像；
5. 基于超构表面的全光数字计算与模拟计算；
6. 超构表面在信息光电子领域的应用总结与展望。
课程五：基于超构表面的增强现实（AR）显示技术
老师：华中科技大学 教授 张诚
增强现实（AR）是一种结合现实世界景象和计算机生成内容的交互体验技术。理想的AR显示系统需要同时兼顾重量轻、便携性高、成像质量好等特点。然而，当前的AR显示系统基于传统折射、反射和衍射光学元件的组合，受物理机制限制，这些传统光学元件只能提供有限的光场调控能力，同时还存在体积庞大、色散严重等问题。近年来，超构表面表现出独特的优势，例如紧凑的结构尺寸和灵活的光场调控能力，因此被广泛认为能够克服当前AR显示系统面临的一些限制。本课程介绍基于超构表面的AR显示技术，详细分析三种典型超构表面器件，即超构透镜（metalenses）、超构表面耦合器（metacouplers）和超构表面全息器件（metaholograms）在AR显示领域的研究进展，以及它们在不同形式的AR显示中发挥的作用，重点阐明以上三种器件的物理原理、设计方案和相关AR显示系统的特点和优势。
课程提纲：
1. AR显示解决方案及系统组成；
2. AR显示超构表面的构成材料和制造技术；
3. AR显示超构透镜（metalenses）；
4. AR显示超构表面耦合器（metacouplers）；
5. AR显示超构表面全息器件（metaholograms）；
6. 基于超构表面的AR显示技术挑战与展望。
课程六：近红外超构表面快照式光谱成像
老师：北京理工大学 教授 黄玲玲
光谱信息作为不同物质的光学指纹，能够在多种场景下用于物质的鉴定与识别，在遥感探测、智慧农业、生物监测、化学分析等多个领域取得了广泛的应用。然而，现有的光谱成像系统多采用窄带滤光片或者棱镜、光栅等色散元件实现不同波长信息的提取。采用窄带滤光片，已发展出分焦面（DoFP）和分时（DoT）探测两种方式。采用DoFP方式时，光谱图像的空间分辨率与光谱分辨率互相限制；而对于DoT方式，光谱成像的时间分辨率受限，难以适用于高速运动场景的准确获取。对于编码孔径快照式光谱成像（CASSI）系统，相对庞大的体积限制了其与移动设备的集成。为此，北京理工大学黄玲玲等人设计出基于元注意力网络的近红外超构表面快照式光谱成像系统，实现了高保真度、低串扰的光谱图像重构，并能准确区分出空间重叠的光谱图像，为区分、探测不同成分的近红外物质信息提供可能。通过将所设计的近红外超构表面与智能手机、无人机等可移动设备集成，有望在未来实现便携式、小型化的光谱成像移动设备。本课程从快照式光谱成像技术入手，详解近红外超构表面关键技术及其在快照式光谱成像领域的应用。
课程提纲：
1. 快照式光谱成像概述；
2. 光学超构表面从基础到应用；
3. 近红外超构表面设计、制造及测试；
4. 基于元注意力网络先验的迭代去噪重建算法；
5. 基于元注意力网络的近红外超构表面快照式光谱成像；
6. 近红外超构表面快照式光谱成像技术总结与展望。
课程七：基于中红外超构透镜的成像技术
老师：华中科技大学 教授 易飞
众所周知，所有温度高于绝对零度的物体都在辐射红外电磁波，而中红外热成像正是利用物体的红外热辐射获取其内在特性的技术，具有夜视、实时、非接触、非侵入等特点，因而在工业检测、气体探测、医疗影像、安防监控、探测制导、军事侦察等多个领域得到广泛应用。然而，现有的中红外热成像系统包括了多片折射型曲面透镜，这导致整个成像系统的尺寸、重量和功率（SWaP）较大。华中科技大学易飞团队原创性地提出并成功开发了一种“多版图拼接式投影曝光”技术，以制造具有大口径的超构透镜，从而替代传统的折射透镜，最终构建出轻量、无热化中红外相机。近期，易飞团队开发出结合5厘米大口径超构透镜和非制冷焦平面阵列（FPA）的中红外相机，实现了数十米远距离的热成像。通过计算方法去除杂光，该中红外相机能够在35至700℃范围内实现精度小于±0.7%的温度映射，并展现出卓越的环境适应性。此外，该中红外相机还采用了智能算法和滤光技术，能够在5米远的距离上可视化和量化的六氟化硫气体泄漏监测，最小可检测泄漏率仅为0.2 sccm。本课程详解基于中红外超构透镜的成像技术，以及中红外相机在测温成像和气体成像领域的应用。
课程提纲：
1. 中红外超构透镜 vs. 中红外透镜；
2. 大口径中红外超构透镜设计、制造及测试；
3. 大口径中红外超构透镜相机设计与制造；
4. 远距离热成像关键技术：基于解卷积的杂散光消除方法；
5. 大口径中红外超构透镜相机应用研究：测温成像、气体成像；
6. 基于中红外超构透镜的成像技术总结与展望。
课程八：超构透镜与成像技术
老师：中山大学 副教授 梁浩文
光学显微成像技术利用光的折射原理，通过大数值孔径会聚光线以实现显微放大成像。高质量的物镜需要由多个透镜组成，以消除色差和畸变，但是这会增加物镜的厚度、成本与系统体积。光学显微成像的广泛应用对物镜提出了轻薄化与多功能化等新要求。超构透镜通过亚波长超构单元结构来调控光场振幅、相位、光谱、偏振等参数，具有超轻薄、平面化、易集成、可批量制造等特点，非常有利于高度集成的成像系统。中山大学梁浩文团队利用超构透镜灵活多样的设计原理和功能复用的特性，将超构透镜应用于立体显微成像和数码显微成像等领域，取得了一系列新的研究进展。此外，由于超构透镜通常设计为固定焦距，其功能被限制在静态场景中。梁浩文团队为此提出一种基于轴向运动的变焦超构透镜，它可以同时执行成像和变焦功能，实现令人印象深刻的11.9倍变焦范围，同时保持良好的成像质量。这种轻薄的变焦超构透镜有望应用于无人机或机器人的摄像头。本课程介绍光学超构透镜的设计、研究进展及成像应用：从光学显微成像引入，重点讲解超构透镜在扫描成像、宽场成像、功能性成像中的设计要点与应用前景。
课程提纲：
1. 光学显微成像技术概述；
2. 基于超构透镜的扫描成像技术及应用；
3. 基于超构透镜的宽场成像技术及应用；
4. 基于超构透镜的功能性成像技术及应用；
5. 超构透镜在光学成像应用上的展望。
课程九：介质超构透镜及微型成像系统
老师：湖南大学 副教授 胡跃强
当前，光学成像技术已经在高分辨率、高图像质量、宽波段等方面取得了优异的性能。但是，光学成像技术大多建立在成熟的折射光学元件的基础上，整个光学成像系统体积较大。而消费、工业和汽车市场越来越需要微型化和轻量化的光学成像系统。因此，研制尺寸更小的光学元件至关重要。得益于微纳加工技术的发展，超构透镜为提高光学成像系统的集成度、保持系统分辨率提供了可能的解决方案。在过去的几年里，超构透镜的成像性能方面取得了令人振奋的进展，包括效率提高、宽带消色差、视场拓宽等，这些都标志着超构透镜向实际应用的迈进。如今，产业界已经推出折射透镜-超构透镜混合光学系统，以加速超构透镜进入智能手机摄像头。本课程首先介绍介质超构透镜基本知识及原理设计，然后全面阐述用于微型成像系统的介质超构透镜研究现状、挑战及产业化。
课程提纲：
1. 介质超构透镜概述；
2. 介质超构透镜原理设计；
3. 用于微型成像系统的介质超构透镜研究进展；
4. 用于微型成像系统的介质超构透镜面临的挑战；
5. 介质超构透镜产业化进展。
课程十：光学超构表面的微纳加工技术研究进展
老师：湖南大学 副教授 胡跃强
由于超构表面是由在二维平面上高自由度、非周期性、排列密集的亚波长单元结构组成，通过调整超构单元的形状、大小、方向或位置，可以在界面处引入相位梯度，并任意控制光波前。超构表面被认为是第三代新型光学元件，掌握自主可控微纳结构光学元件设计、加工制备技术和装备，就抓住了应对新一轮产业技术变革的主动权！在光学波段（从紫外光、可见光到红外光波段）的超构表面对微纳加工提出了一些极端的参数要求，例如极小尺度、极高精度、极高深宽比、难加工材料、跨尺度、多维度精确对准等，对其走向实际的量产应用提出了极大的挑战。到目前为止，已有三种很有前途的微纳加工技术被用于制造大面积超构表面：DUV光刻、纳米转移印刷（nTP）、纳米压印光刻（NIL）。本课程针对光学超构表面，深入讲解从小批量实验加工到大批量生产制造的微纳加工技术及研究情况，最后针对微纳加工技术的当前挑战和未来发展进行总结和展望。
课程提纲：
1. 微纳加工技术概述；
2. 电子束曝光；
3. 聚焦离子束刻蚀；
4. 激光直写加工；
5. 掩模光刻加工；
6. 纳米压印加工。
课程十一：纳米压印光刻及超构表面量产工艺
老师：杭州欧光芯科技有限公司/国科大杭高院 创始人兼CEO/研究生导师 张琬皎
纳米压印光刻（NIL）是一种具有纳米级精度的先进光刻技术，可用于大面积制造分辨率达亚十纳米（sub-10 nm）的结构,曾被美国麻省理工科技周刊评为“将改变世界的十大新兴技术之一”。近些年，纳米压印技术开始越来越多的被应用在微纳光学领域，例如衍射光学元件（DOE）、微透镜阵列、增强现实（AR）眼镜、线栅偏振片及超构表面等。最近，通过将TiO₂纳米颗粒嵌入NIL树脂中，研究人员制备出可用于光学超构表面的高折射率NIL树脂。这使得单步制造在可见光波长下工作的超构表面成为可能。本次课程中将介绍纳米压印光刻技术、国内外最新进展、工艺流程以及该技术在不用材料的超构表面量产中的应用，如非晶硅、氮化硅、二氧化钛、高折射率压印胶等，同时也会分享团队如何实现基于纳米压印光刻的8英寸晶圆级超构表面量产工艺流程。
课程提纲：
1. 纳米压印光刻技术概述及国内外进展；
2. 纳米压印光刻工艺流程；
3. 纳米压印光刻模具制作；
4. 纳米压印光刻设备及材料；
5. 基于纳米压印光刻的近红外超构表面量产工艺；
6. 基于纳米压印光刻的可见光超构表面量产工艺；
7. 纳米压印光刻在超构表面中的应用展望。
六、师资介绍
俞叶峰，博士，南京理工大学微电子学院教授、博士生导师。他的研究领域主要包含纳米光子学、等离激元与超构材料、超构透镜与超构表面、纳米光电子器件等。他本科及硕士毕业于武汉大学物理科学与技术学院，博士毕业于法国巴黎东大学。2011年至2018在新加坡科技局数据存储研究中心（ASTAR-DSI）从事超构等离激元与超构表面器件的研究。2018年9月入职南京理工大学电子工程与光电技术学院，2023年转入微电子学院，主持了国家高层次人才研究项目、江苏省基础研究重点项目、多项横向技术开发项目、江苏省人才项目等。相关研究成果在Nature Communications、Nano Letters等顶级期刊上发表论文30余篇，获得中国授权发明专利4项。
马耀光，博士，浙江大学百人计划研究员、博士生导师。2018年入职浙江大学，在任职期间，带领的纳米光学团队（NanoOptics @ ZJU）长期致力于研究介观尺度上光与物质相互作用的机理与相关效应。他目前的研究兴趣包括超构表面器件、计算成像与计算光谱、精密检测与智能传感等方向，其团队研究领域涉及多学科交叉，涵盖科学探索、工程应用等多个方面。近年来，他在包括Science、eLight等国际重要学术期刊上发表40余篇高影响力学术论文，多篇为ESI高被引论文，单篇最高引用超过1000次。2017年、2021年在Science分别发表两篇关于随机结构超构材料的工作，并入选英国物理协会（IOP）旗下Physics World杂志评选“Breakthrough of the Year 2017”、中国科学报社评选的2021年光学领域十大社会影响力成果、中国激光杂志社评选的2021中国光学十大进展、国家科技部评选的2021年度“中国科学十大进展”候选进展。他主持了多项研究项目，包括基金委优青项目、中组部青年特聘专家项目，浙江省杰青、中央军委科技委创新特区项目、国家自然科学基金项目、校企合作项目等，申请并获得授权发明专利三十余项。他还是Science、Nature Electronics、Nature Sustainability等三十余个国际期刊的审稿人；为自然科学基金委、教育部等重点项目、人才项目担任评审专家；担任《中国科学：技术科学》青年编委、《红外与激光工程》青年编委、中国工程院《信息与电子工程前沿（英文）》通讯专家；在国内外知名学术会议多次做邀请报告、担任分会场主席。
杨原牧，博士，清华大学精密仪器系长聘副教授、博士生导师，入选国家海外高层次青年人才计划。他于2011年获天津大学学士学位，2015年获美国范德堡大学博士学位。2015-2017年，在美国Sandia国家实验室从事博士后研究，2017-2018年，在美国Intellectual Ventures公司担任研究科学家，是基于超构表面技术的固态激光雷达初创公司Lumotive的创始团队成员。他长期从事超构光学领域的研究工作，近年来，作为负责人，先后主持了国家自然科学基金面上项目、重点项目及多项航天领域横向课题，迄今发表高水平期刊论文50余篇，第一或通讯作者论文发表在包括Nature Photonics（2篇）、Nature Physics等国际顶级期刊，谷歌学术引用6000余次。相关成果已授权中国发明专利6项，美国专利4项。他担任Advanced Devices Instrumentation（Science合作期刊）和《航天返回与遥感》期刊编委以及中国激光杂志社、Advanced Photonics、《红外与激光工程》、《光子学报》青年编委；10余次参与组织OSA Advanced Photonics Congress等国内外学术会议，30余次在SPIE Photonics West等国内外会议做邀请报告。他获评福布斯中国（科学领域）“30岁以下30人”，当选爱思唯尔中国高被引学者。
郑国兴，博士，武汉大学电子信息学院教授、博士生导师、电科系主任。他先后在中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室、英国伯明翰大学超材料研究中心、鹏城实验室、武汉大学等单位从事科学研究，致力于超构表面的高性能、大范围、高集成光场调控研究：揭示了超构表面精细化光场调控的工作机制；掌握了光效率提升，工作带宽扩展，高精度、大规模纳米结构制备，无串扰高密度多功能器件集成等关键技术，发展出诸多具有高效宽带、全空间范围自由调控、多功能集成、可批量制造等优势的新型超构器件，在高速光无线通信、红外成像等领域得到了初步应用。他主持国家重点研发计划项目2项，基金委自科基金5项，主持国防173项目、省杰青等30余项；发表期刊论文122篇，连续多年入选“Elsevier中国高被引学者”和“斯坦福全球前2%顶尖科学家”；获发明专利授权135项，入选“湖北省百名专利发明领军人才”及“湖北省科技创新战略团队”，获教育部技术发明一等奖1项等。他现任Journal of Optics、Electronics、《应用光学》等期刊编委，国家重点研发计划指南编制专家、中国通信学会光通信委员会委员、中国光学学会光学教育专业委员会委员、湖北省光学学会常务理事等。
张诚，博士，华中科技大学光学与电子信息学院、武汉国家光电研究中心教授、博士生导师、院长助理。他于2010年在山东大学取得本科学位，2016年在美国密歇根大学-安娜堡分校取得博士学位。他长期从事微纳光子学与微纳加工制造等领域的研究工作，在Science、Light: Science Applications、Advanced Materials等学术期刊发表论文60余篇，谷歌学术引用5100余次，H因子39。他申请美国发明专利5项，在国际会议做邀请报告30余次，获得PIERS会议青年科学家奖、中国优秀自费留学生奖学金、密歇根大学杰出博士研究奖、蒋震海外研究生奖学金等多项荣誉与奖励。
黄玲玲，博士，北京理工大学教授、博士生导师，入选教育部青年长江学者、北京市卓越青年科学家、北京市杰青等计划。她长期在微纳光学、衍射光学及全息领域从事教学和科研工作，主要研究方向包括新型微纳光学元器件物理机制及功能应用、光场调控、全息显示等方面。她主持10余项国家级和省部级项目，包括科技部重点研发计划、国家自然科学基金联合基金重点项目等。她在Nature Communication、Advanced Materials、Nano Letters、Light: Science Applications、Laser Photonics Review等国际顶级期刊发表SCI论文100余篇，受邀做学术会议特邀报告40余次，授权发明专利50余项，编辑出版学术专著1本。
易飞，博士，华中科技大学光学与电子信息学院教授、博士生导师。他的研究领域包含光子集成电路、纳米光子学、等离激元与超构材料、红外探测成像器件等。本科及硕士毕业于浙江大学信息与电子工程学系。在美国读博期间参与了国防高级研究计划局（DARPA）的“Super Molecular Photonics（MORPH）”项目，开展了基于透明导电氧化物电极的高速低功耗电光调制器的研发工作，并作为访问学者工作于新加坡科技局数据存储研究中心（ASTAR-DSI）。2011年获美国西北大学电子工程与计算机科学系博士学位。后于宾夕法尼亚大学材料科学与工程学系从事博士后研究，期间开展了基于光学天线的光谱/偏振敏感型红外热探测器的研发工作。2015年9月入职华中科技大学光电信息学院工作，主持了国自然青年项目、面上项目、国家重点研发计划课题，装备发展部预先研究领域基金项目、华科-海康威视联合实验室横向技术开发项目、烟台开发区科技领军人才项目等，并参与了国家重点研发计划青年项目、国家重点研发计划子课题。截止目前，在Nature Photonics、Nature Communications、Science Advances、Nano Letters等期刊上发表论文40余篇；美国授权专利5项；中国授权发明专利17项；出版专著章节1章。
梁浩文，博士，中山大学物理学院副教授。他主要从事先进光学成像与显示技术，包括微纳超构透镜成像、纳米光学成像、散射光学成像、虚拟现实技术及交叉应用等研究。作为项目负责人，他主持了多项国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、广东省重点领域研发计划课题、国家科技创新项目等。他获得广东省特支计划青年人才，担任中国光学工程学会计算成像专家委员会青年委员、国际信息显示学会北京分会AR/VR专业委员会委员、中国图象图形学学会三维成像与显示专业委员会委员。发表学术论文30余篇，申请发明专利30余项，授权10余项。
胡跃强，博士，湖南大学机械与运载工程学院副教授、博士生导师。他担任《光学精密工程》编委、International Journal of Extreme Manufacturing（《极端制造》）和《红外与激光工程》青年编委。他还是美国光学学会（OSA）会员、中国机械工程学会高级会员、中国微纳米技术协会高级会员。2018年于清华大学获得博士学位，先后在美国加州大学伯克利分校、德国马普所等机构学习工作，2018年加入湖南大学，主要研究方向为微纳结构（尤其是超构表面元件）的光场调控原理设计、器件制备和系统应用。他主持国家xx基金重点项目、国家重点研发计划课题、国家自然科学面上、青年及中欧人才计划基金以及企业重大攻关项目等数项。他在Nature Communications、Light: Science Application、Nano Letters、Engineering、Advanced Functional Materials等期刊发表SCI论文，入选ESI热点论文2篇，高被引论文8篇，申请发明专利40余项，授权12项。
张琬皎，博士，浙江省海外高层人才、教授级高级工程师、杭州欧光芯科技有限公司创始人兼CEO、国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院研究生导师。她毕业于德国亚琛工业大学，获得博士学位，师承欧洲纳米压印鼻祖Heinrich Kurz教授，作为国际上最早研究纳米压印光刻量产技术的团队成员之一，开发出世界第一台紫外软膜纳米压印设备及配套工艺。她从事纳米压印光刻技术等领域的研究工作近20年，开发了纳米压印工艺在太阳能电池、LED、DFB激光芯片、AR光波导、衍射光学元件、微透镜、超构透镜等产品中的应用以及多种纳米压印材料。为促进国内纳米压印技术的产业化发展，打破国外垄断，她2018年回国创业，在杭州建成了全国首条以纳米压印为核心的生产线，开发出了纳米孔生物芯片、匀光片、AR镜片、超构透镜等多款产品，实现了该产品从设备、材料到量产工艺的全面国产化。她曾获得中国（杭州）海外人才创新创业项目大赛一等奖，“纳米之星”创新创业大赛长三角赛区二等奖。她主持或参与了国家自然科学基金、重点研发计划、中科院项目及企业横向等多项科研项目，获得研究成果二十余项，曾受聘为中国科协海智计划特聘专家。
七、培训费用和报名方式咨询
报名咨询：请发送电子邮件至PENGLin@MEMSConsulting.com，邮件题目格式为：报名+光学超构表面培训+单位+人数。
报名网站：
https://www.memstraining.com/training-65.html
培训赞助：请致电联系彭女士（17368357393），或麦姆斯咨询固话（0510-83481111）。
麦姆斯咨询
联系人：彭女士
电话：17368357393
E-mail：PENGLin@MEMSConsulting.com
《光学和射频领域的超构材料和超构表面-2024版》
《光学和射频应用的超构材料-2024版》
