物理与光电学院在相干热辐射调控领域取得多项创新性成果-师大新闻网
Source: http://www.qlshx.sdnu.edu.cn/info/10611/223844.htm
Archived: 2026-04-23 17:30
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物理与光电学院在相干热辐射调控领域取得多项创新性成果
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物理与光电学院在相干热辐射调控领域取得多项创新性成果
2026年03月21日 |
作者：物理与光电学院 |
点击数：
|
近日，蔡阳健教授/韩张华教授团队在国际顶级期刊《Nature Communications》上连发两篇高质量研究论文。这两项突破性研究分别聚焦于高性能矢量偏振热发射和可调圆偏振热发射器，为未来的红外传感、热光子逻辑运算及信息传递等热光子学多功能应用奠定了重要的理论与实验基础。
第一篇论文题为“Structured coherent thermal emission from non-Hermitian metasurfaces”。研究团队探讨了非厄米超表面在实现窄带、定向、无彩虹效应的甜甜圈状矢量偏振相干热发射中的应用。通过布里渊区折叠诱导的拓扑工程，在Γ点灵活激发了不同拓扑荷的矢量偏振态，并通过调控四孔间距构建了四能级耦合模式系统。该系统成功将高辐射损耗的Fabry–Perót模式与对称保护的BIC耦合，无需引入外部光学增益便观察到奇异点（EP）及其引发的能带环的形成、湮灭与重构。EP附近的非厄米相互作用产生了两个迷你平带，并使辐射损耗随波矢发生急剧变化，从而实现了在特定波矢下的临界耦合，最大化了发射率并抑制了彩虹效应。理论与实验结果表明，该非厄米平台可在3–5 μm大气透明窗口实现高光谱纯度、极端方向性和矢量偏振特性的甜甜圈状相干热发射，为热发射的相干性、光谱选择性和偏振控制提供了全新的突破。在该研究中，山东师范大学为第一完成单位，物电学院博士生孙开礼与四川大学王柯人同学为论文共同第一作者，韩张华教授、四川大学王卫教授以及澳大利亚国立大学Yuri Kivshar教授为论文共同通讯作者。
第二篇论文题为“Helicity-selective and Spectrally Tunable Chiral Thermal Emissions”。研究团队提出了一种各向异性的超表面，通过在周期光子结构中引入晶格微扰与镜像对称性破缺，成功实现了具有高Q值和高发射圆二色性的相反手性准导模。利用这些模式对折射率变化的敏感性，团队在单一器件中实现了目标波长下的热发射旋性动态切换。该机制仅依赖于温度，无需外部电学或机械驱动。实验结果表明，在250 K的温度变化范围内，成功实现了接近100 nm的旋性反转光谱调谐。此外，团队还展示了通过几何微扰与主动热光调制实现了全偏振态的动态切换，突破了传统器件单一旋性设计的局限，为未来无需外部驱动的可重构手性热发射器、热光子逻辑运算及信息传递等领域开辟了广阔的应用前景。这一创新进展展示了动态调控的强大潜力，推动了热发射控制技术朝着更高效、灵活的方向发展。在此项工作中，山东师范大学为第一完成单位，物电学院博士生孙开礼为论文第一作者，韩张华教授为通讯作者，共同通讯作者还包括新加坡国立大学的仇成伟教授与泉州师范学院的吴平辉教授。
编辑：赵丽娟
终审：巩 固
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作者：物理与光电学院 |
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近日，蔡阳健教授/韩张华教授团队在国际顶级期刊《Nature Communications》上连发两篇高质量研究论文。这两项突破性研究分别聚焦于高性能矢量偏振热发射和可调圆偏振热发射器，为未来的红外传感、热光子逻辑运算及信息传递等热光子学多功能应用奠定了重要的理论与实验基础。
第一篇论文题为“Structured coherent thermal emission from non-Hermitian metasurfaces”。研究团队探讨了非厄米超表面在实现窄带、定向、无彩虹效应的甜甜圈状矢量偏振相干热发射中的应用。通过布里渊区折叠诱导的拓扑工程，在Γ点灵活激发了不同拓扑荷的矢量偏振态，并通过调控四孔间距构建了四能级耦合模式系统。该系统成功将高辐射损耗的Fabry–Perót模式与对称保护的BIC耦合，无需引入外部光学增益便观察到奇异点（EP）及其引发的能带环的形成、湮灭与重构。EP附近的非厄米相互作用产生了两个迷你平带，并使辐射损耗随波矢发生急剧变化，从而实现了在特定波矢下的临界耦合，最大化了发射率并抑制了彩虹效应。理论与实验结果表明，该非厄米平台可在3–5 μm大气透明窗口实现高光谱纯度、极端方向性和矢量偏振特性的甜甜圈状相干热发射，为热发射的相干性、光谱选择性和偏振控制提供了全新的突破。在该研究中，山东师范大学为第一完成单位，物电学院博士生孙开礼与四川大学王柯人同学为论文共同第一作者，韩张华教授、四川大学王卫教授以及澳大利亚国立大学Yuri Kivshar教授为论文共同通讯作者。
第二篇论文题为“Helicity-selective and Spectrally Tunable Chiral Thermal Emissions”。研究团队提出了一种各向异性的超表面，通过在周期光子结构中引入晶格微扰与镜像对称性破缺，成功实现了具有高Q值和高发射圆二色性的相反手性准导模。利用这些模式对折射率变化的敏感性，团队在单一器件中实现了目标波长下的热发射旋性动态切换。该机制仅依赖于温度，无需外部电学或机械驱动。实验结果表明，在250 K的温度变化范围内，成功实现了接近100 nm的旋性反转光谱调谐。此外，团队还展示了通过几何微扰与主动热光调制实现了全偏振态的动态切换，突破了传统器件单一旋性设计的局限，为未来无需外部驱动的可重构手性热发射器、热光子逻辑运算及信息传递等领域开辟了广阔的应用前景。这一创新进展展示了动态调控的强大潜力，推动了热发射控制技术朝着更高效、灵活的方向发展。在此项工作中，山东师范大学为第一完成单位，物电学院博士生孙开礼为论文第一作者，韩张华教授为通讯作者，共同通讯作者还包括新加坡国立大学的仇成伟教授与泉州师范学院的吴平辉教授。
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