声光控制

复合超表面用于跨水空声波的完美传输和定制化调控

天津大学波动力学与控制实验室汪越胜、王艳锋等人实现了跨水-空气界面的声传输增强和任意相位调制的解耦操控。相关成果发表于《先进科学》（Advanced Science）。由于水与空气间极端的声阻抗失配，声波在水-空气界面处的能量传输效率很低，从而限制了许多如海空声学通信等跨水空的工程应用。如何实现高效的跨水空波动调控是目前工程领域中一个亟待解决的难题。文章基于拓扑优化方法，系统地建立了一种复合超表面逆向解耦设计的优化方法，通过对单相固体介质的结构优化设计实现了在跨水空完美声传输下的任意相移。研究人员随后通过跨水空声学实验，验证了复合超表面的声传输增强特性和定制化声场调控特性。

复合超表面用于跨水空声波的完美传输和定制化调控（图片来源于天津大学网站）

揭示拓扑声学中的角模式反常现象

中国科学院声学研究所杨军、贾晗与武汉大学刘正猷、华南理工大学陆久阳等合作，首次在声子晶体中构造了声学万尼尔构型，并观测到了分数化的声学谱电荷分布，从而为判断声学人工晶体的拓扑性质提供了一种内禀的判据。相关成果发表于《科学通报》（Science Bulletin）。研究人员在构建的声子晶体中测得了表现为分数化谱电荷的拓扑角模式反常，这种模式反常可以作为一种易于观测的实空间拓扑指标，对湮灭在体态中的拓扑角模式进行先验判别。通过将不同的万尼尔构型按照多种方式进行组合，在组合后的声子晶体中，平庸相和非平庸相结构均可以作为包覆层，为在带隙中构造和调控拓扑角模式提供了一种新思路。

光子回收白炽照明器件

上海交通大学材料科学与工程学院崔可航课题组从辐射材料、辐射光谱、光子回收利用等方面出发，设计并制造了一种高光效、高显色指数、长寿命的光子回收白炽照明器件。相关成果发表于《科学进展》（Science Advances）。照明耗电通常占发电总量的20%，所产生的碳排放占全球碳排放总量的10%以上，照明效率的提高有助于减少电力能源消耗。论文通过光子回收机制的确立与机器学习多目标优化，实现了一种光效高达173.6流明/瓦（照明效率25.4%）、显色指数96、具有人体工学色温、使用寿命高于6万小时的高可靠性光子回收白炽照明器件，并可将照明器件的生命周期碳排放总量降至LED照明器件的1/3以下。

超高密度三维动态全息投影研究

中国科学技术大学光学与光学工程系龚雷课题组与国内外合作者将光散射引入三维全息投影技术中，同时克服了传统全息投影技术深度调控的两个瓶颈问题，实现了超高密度的三维动态全息投影。相关成果发表于《光学》（Optica）。真实的三维全息图涉及对重构物体深度信息的连续精密调控，全息图深度信息调控能力越强，有效投影平面密度越高，人眼观测到的重构物体图像就越逼真。新型散射辅助的三维动态全息技术利用光的多重散射，提高了光学系统可调控空间频率的范围，同时开发散斑光场传输属性降低不同深度平面光场的相关性，将基于菲涅尔全息的投影深度分辨率提高3个量级以上，抑制了不同投影平面间图像的串扰。