聲光控制

復合超表面用于跨水空聲波的完美傳輸和定制化調控

天津大學波動力學與控制實驗室汪越勝、王艷鋒等人實現了跨水-空氣界面的聲傳輸增強和任意相位調制的解耦操控。相關成果發表于《先進科學》（Advanced Science）。由于水與空氣間極端的聲阻抗失配，聲波在水-空氣界面處的能量傳輸效率很低，從而限制了許多如海空聲學通信等跨水空的工程應用。如何實現高效的跨水空波動調控是目前工程領域中一個亟待解決的難題。文章基于拓撲優化方法，系統地建立了一種復合超表面逆向解耦設計的優化方法，通過對單相固體介質的結構優化設計實現了在跨水空完美聲傳輸下的任意相移。研究人員隨后通過跨水空聲學實驗，驗證了復合超表面的聲傳輸增強特性和定制化聲場調控特性。

復合超表面用于跨水空聲波的完美傳輸和定制化調控（圖片來源于天津大學網站）

揭示拓撲聲學中的角模式反常現象

中國科學院聲學研究所楊軍、賈晗與武漢大學劉正猷、華南理工大學陸久陽等合作，首次在聲子晶體中構造了聲學萬尼爾構型，并觀測到了分數化的聲學譜電荷分布，從而為判斷聲學人工晶體的拓撲性質提供了一種內稟的判據。相關成果發表于《科學通報》（Science Bulletin）。研究人員在構建的聲子晶體中測得了表現為分數化譜電荷的拓撲角模式反常，這種模式反常可以作為一種易于觀測的實空間拓撲指標，對湮滅在體態中的拓撲角模式進行先驗判別。通過將不同的萬尼爾構型按照多種方式進行組合，在組合后的聲子晶體中，平庸相和非平庸相結構均可以作為包覆層，為在帶隙中構造和調控拓撲角模式提供了一種新思路。

光子回收白熾照明器件

上海交通大學材料科學與工程學院崔可航課題組從輻射材料、輻射光譜、光子回收利用等方面出發，設計并制造了一種高光效、高顯色指數、長壽命的光子回收白熾照明器件。相關成果發表于《科學進展》（Science Advances）。照明耗電通常占發電總量的20%，所產生的碳排放占全球碳排放總量的10%以上，照明效率的提高有助于減少電力能源消耗。論文通過光子回收機制的確立與機器學習多目標優化，實現了一種光效高達173.6流明/瓦（照明效率25.4%）、顯色指數96、具有人體工學色溫、使用壽命高于6萬小時的高可靠性光子回收白熾照明器件，并可將照明器件的生命周期碳排放總量降至LED照明器件的1/3以下。

超高密度三維動態全息投影研究

中國科學技術大學光學與光學工程系龔雷課題組與國內外合作者將光散射引入三維全息投影技術中，同時克服了傳統全息投影技術深度調控的兩個瓶頸問題，實現了超高密度的三維動態全息投影。相關成果發表于《光學》（Optica）。真實的三維全息圖涉及對重構物體深度信息的連續精密調控，全息圖深度信息調控能力越強，有效投影平面密度越高，人眼觀測到的重構物體圖像就越逼真。新型散射輔助的三維動態全息技術利用光的多重散射，提高了光學系統可調控空間頻率的范圍，同時開發散斑光場傳輸屬性降低不同深度平面光場的相關性，將基于菲涅爾全息的投影深度分辨率提高3個量級以上，抑制了不同投影平面間圖像的串擾。