具有模式对称性约束的激光超表面优化

有源超表面系统（如激光超表面）的发展需要对吸收与激光波段处的多种模式（包括其品质因子、模式轮廓和角色散）进行优化。这些要求常常相互矛盾，且无法用传统设计技术实现。重要的是，超表面本征模式的属性与其对称性直接关联，这为在主动超表面设计的优化流程中将模式对称性作为目标提供了契机。在此，我们提出并数值演示了一种基于对称性投影算符来量化超表面本征模式对称性的新型多目标优化技术。作为一个示例，我们展示了基于上转换纳米粒子的激光超表面的优化。我们的技术使我们能够优化吸收模式色散以及激光发射的方向性，因而为具有高方向性和低激光阈值的新颖激光系统提供了优势。