中国科学院光电技术研究所（以下简称“中科院光电所”）近期在超构表面光电器件的高效设计和大面积加工方面取得了一系列重要进展，为下一代高性能、微型化光学系统的发展提供了关键的技术支撑。
超构表面是由亚波长尺度的人工微结构单元构成的二维平面光学器件，能够以极高的自由度调控光波的振幅、相位和偏振等特性。与传统光学元件相比，超构表面具有轻薄、集成度高、功能多样等显著优势，在成像、显示、传感、通信及量子光学等领域展现出巨大的应用潜力。如何实现复杂功能器件的快速、精准设计，以及如何将实验室尺度的纳米加工技术拓展至实用化的大面积、低成本制造，一直是制约其产业化的两大核心瓶颈。
针对高效设计难题，中科院光电所的研究团队创新性地发展了基于深度学习和拓扑优化的智能设计方法。通过构建大规模的微结构单元性能数据库，并训练深度神经网络模型，实现了对超构表面光场调控特性的快速、精准预测与逆向设计。该方法将传统“试错”式或基于经验参数扫描的设计周期从数天甚至数周缩短至数小时，极大提升了设计效率与器件性能上限。研究人员成功将这一方法应用于宽波段消色差透镜、多功能全息图以及特殊光束生成器等复杂功能器件的设计，验证了其卓越的有效性与通用性。
在大面积加工方面，团队在纳米压印、激光直写等微纳制造技术基础上取得了关键突破。他们开发了一种新型的、与CMOS工艺兼容的并行制造工艺，攻克了高深宽比纳米结构均匀性控制、大面积图案保真度维持以及加工缺陷控制等技术难题。该工艺能够在数英寸乃至更大尺寸的基板上，一次性高效、高精度地制备出性能一致的超构表面器件阵列，显著降低了单个器件的制造成本，为规模化生产铺平了道路。利用该技术，团队已成功制备出高性能超构透镜阵列，其在可见光至近红外波段均表现出优异的成像质量，为手机摄像模组、车载传感器、增强现实（AR）眼镜等消费电子和工业应用提供了全新的解决方案。
这些进展标志着我国在超构表面这一前沿光学领域的设计与制造能力达到了新的高度。高效智能设计方法与大规模可靠加工工艺的结合，不仅加速了实验室成果向实际应用的转化，也为未来在片上光学系统、超紧凑光学引擎、高性能光学伪装等更广阔领域的探索奠定了坚实的基础。中科院光电所的相关成果已发表于《自然·通讯》、《先进材料》等国际顶尖学术期刊，并申请了多项核心发明专利，展现了我国科研机构在该领域的创新活力与竞争力。可以预见，随着这些关键技术的持续优化与整合，超构表面光电器件有望在不远的深刻改变众多技术领域的面貌。
