光學的主要目標之一就是控制與約束光的傳播。從歷史上看，光學的進步始于笨重的透鏡和反射鏡的發(fā)展，然后是棱鏡和光柵等。隨著衍射極限接近時，這些器件的改進會逐漸停止。納米光子學的目標是在亞波長尺度上操縱電磁波，從而超越這一極限。制造技術、數(shù)值工具和理論模型的最新發(fā)展為具有前所未有性能的新器件開辟了道路。

光學超表面是光學天線陣列，具有亞波長尺寸和分離。它們代表了平面光學的原始概念，沒有經典的類似物。它們允許光學元件的最終小型化，以及迄今為止不可能實現(xiàn)的新功能的推動者。在過去的二十年中，超表面的光學性質在線性狀態(tài)下得到了深入研究，具有金屬或非晶態(tài)介電納米結構。

近年來，非線性平面光學受到越來越多的關注，頻率轉換效應首先出現(xiàn)在金屬納米天線中的局域等離子體共振，然后出現(xiàn)在介電納米結構中的mie型多極共振。在向納米尺度的轉變中，相位匹配的作用已經被出現(xiàn)在開放非厄米納米結構中的近場共振所取代。

在非線性超表面的新領域中，非線性超光學的名稱已被提出，介電實現(xiàn)提供了最高的非線性產生效率：首先在非晶或絕緣體上硅平臺中產生三次諧波，然后在非中心對稱材料（如III-V半導體和鈮酸鋰）中產生二次諧波和自發(fā)參數(shù)下變頻。最近，科學界也對諧波場的波前整形產生了興趣，從簡單的元光柵和元透鏡到復雜元全息圖和特殊光束的非線性生成。

本文作者綜述了近年來利用介電超表面的非線性光學技術的研究進展，重點介紹了二次諧波產生的光學效應。他們討論了支持這些進步的最常用的技術平臺，并分析了不同的控制方法。他們的論文首先介紹了亞波長“Mie”諧振器中的非線性生成主題，指出了非埃爾米特系統(tǒng)中高效率的主要優(yōu)點。然后，他們概述了近年來用于控制或促進超表面諧波產生的主要方法。他們最終將自己的表現(xiàn)與其他成熟的技術進行了比較，說明了當前最先進的技術，并找出了這些設備可能很快提供前所未有的機會的一些場景。在他們的結論中，對于迅速出現(xiàn)的介電非線性超表面領域，出現(xiàn)了兩種可能的前景。 

一方面，訴諸耦合納米天線和集體共振似乎是最大化非線性產生的最明智的策略。然而，表現(xiàn)出最大質量因素的超表面也比其他平臺的效率低數(shù)量級。這一結果源于迄今為止大多數(shù)采用這一方法的研究，集中于圍繞FF產生單個高Q共振。相反，我們期望這種與其他技術的差距可以通過精心的設計來填補，在自由空間耦合和模態(tài)質量因子之間提供良好的平衡，同時實現(xiàn)雙共振條件和優(yōu)化非線性重疊積分。

另一方面，低Q值天線代表了制導結構和光子晶體范式的真正變化。它們目前較低的非線性生成效率在很大程度上被從單個元原子發(fā)射的動態(tài)可調性到脈沖整形，寬帶參數(shù)器件，非線性成像，波前整形和元全息的有趣可能性所抵消。它們的快速發(fā)展目前得到了納米制造的持續(xù)進展，新的有前途的非線性材料（如TMDC）以及模擬泄漏腔中非線性生成的分析和數(shù)值方法的支持。這種數(shù)學工具的改進對于高度多模納米諧振器的非直觀設計和優(yōu)化似乎尤為重要。

基于非線性光學這一新分支的令人印象深刻的成就，可以合理地預期未來幾年將出現(xiàn)一類新的非線性光子元器件，用于高速開關，糾纏光子源，超連續(xù)體生成和非線性成像。

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