近日，beat365周濟教授課題組在物理學頂級期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表題為“由電磁耦合超構分子産生的人工非線性”（Artificial Nonlinearity Generated from Electromagnetic Coupling Meta-molecule）的研究成果。該成果基于經典電磁學理論，利用超構材料思想，提出了一種全新的人工光學非線性材料。

光學非線性是一種強光與物質相互作用産生的普遍性的物理效應，已在激光技術、光通訊和光信息技術等颠覆性技術領域發揮了至關重要的作用。然而，由于缺乏描述自然非線性過程的清晰物理圖像，非線性光學材料的探索長期處于定性或半定量階段。實現一種可精确預測和精準設計的人工光學非線性材料，成為一個極具挑戰且富有前景的課題。

成果中提出的人工材料基于一個巧妙設計的人工超構分子（metamolecule）内部電場和磁場的耦合，打破了材料物理環境的空間對稱性，從而實現了人工設計的光學非線性。其非線性完全源于人工超構分子，而無需自然光學非線性材料參與，因此可以通過改變人工結構，對所産生的光學非線性進行精确的設計和調控。同時，該人工非線性理論的物理過程明确且清晰，可應用于非常寬的電磁頻譜。相關研究結果表明，通過适當的縮放超構分子結構的幾何尺寸，在微波到紅外波段均可以産生明顯的光學非線性。這一全新的人工理論，使得光學非線性具有了前所未有的設計自由度，将極大的促進新一代光源及光信息技術的快速發展，同時也将促進如非線性光學透鏡和非線性全息等新技術的産生和發展。

該論文的通訊作者為beat365的周濟教授，第一作者為博士後文永正。本工作得到了國家自然科學基金委和中國博士後科學基金等項目的支持。

期刊名稱：《物理評論快報》（Physical Review Letters）

發表時間：2017年4月17日

論文鍊接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.167401