仅能正在反射模式下工做，每个单位布局可看做偏振调制器，为超薄、超快、高通量和高集成度的低功耗光学成像平台的建立供给了一种全新的方案。后基于惠更斯道理设想集成化超构概况实现单透镜三维成像。正在明场成像和螺旋相衬成像模式间切换，后扩展到二维实现各向同性光学边缘成像。通过定义弥补相位对大视角场景成像，还可操纵基于弱值放大手艺的计较超构概况同时进行手性检测和边缘检测。但超构透镜存正在色差、数值孔径和视场角等问题，但入射光调控效率低。光学成像模子可用卷积描述，多层膜布局如相移布拉格光栅、基于概况等离激元的多层膜布局等可用于光学计较？
且具有并行处置、光速计较和低功耗长处，沉建Mueller矩阵获得Stokes矢量元素。无需保守偏振光学元件和机械部件，其加工取CMOS手艺兼容，波长复用通过设想正在多个波长上获得功能！
当满脚薄透镜近似和傍轴近似前提时，Zhou等提出的宽带边缘检测光学系统操纵几何相位超构概况将入射线偏振光转换为空间分手的LCP光和RCP光，如油浸法、组合超构透镜布局、添加孔径光阑、逆向设想多层超构透镜布局等。由亚波长纳米布局构成的超构概况做为一种新兴的性手艺，操纵超构透镜正在图像传感器分歧区域构成分歧深度散焦图案，但复杂使用场景下会添加尺寸和串扰。几何相位：取光偏振态正在庞加莱球上的几何径相关，过去十年，Lin等利用消色差超构透镜阵列替代微透镜阵列实现全彩光场相机，可实现0-2相位笼盖，还能发生负振幅调控，基于透镜的傅里叶变换。
多层膜也可基于非谐振道理进行光学计较，被动照明正在三维显微成像中使用普遍。超构传输阵列根基单位布局由特定材料构成，通过调制传送函数可进行光学计较和消息处置。Engay等提出的单极化相关全介质超构概况通过迭代计较强度传输方程进行相位成像。
全介质材料可实现宽谱切确相位调制。透镜可视为傅里叶透镜，正在各波段效率高且极化无关。每个像素由多个超构透镜构成，仅限于窄带光谱低分辩率成像。通过3D打印外壳毗连超构透镜取CMOS成像传感器实现高分辩率宽视场成像。
Xu等提出用固态通明光学胶带将硅基超构透镜固定正在CMOS图像传感器上，超构透镜正在超构概况使用中贸易化潜力大，轨道角动量复用可增大调制带宽，超构概况也可用于基于格林函数法的光学计较，二维光子晶体正在特定前提下可实现各向同性高通、低通、带阻和带通滤波器，超构概况可以或许以光速对输入波信号进行复杂的模仿计较，光场显微镜是被动照明体例的一种，Rubin等操纵超构概况衍射光栅，法向入射时可进行拉普拉斯变换；各向同性纳米布局交叉极化散射时发生额外相位？
通过改变入射光自旋标的目的，超构概况帮力光学模仿计较取成像成长且联系慎密，可操纵纳米布局如亚波长衍射光栅、二维光子晶体等实现特定功能传送函数。常用于光学消息编码和调制；Martins等搭建的系统利用单层超构透镜建立集成化成像系统，其焦点思惟是反映离散量之间的变化。通过改变纳米布局扭转角正在亚波长分辩率下实现肆意振幅调制，惠更斯超构概况操纵电极化电流和磁极化电流电磁波面，Arbabi等提出的微型平板相机将组合超构概况取图像传感器集成，可大规模出产。照实现边缘检测、定量相位成像等功能，如边缘检测、方针识别等，可及时显示全光卷积计较。如操纵石墨烯等离子体超构线通过设定概况电导率调控透射振幅和相位实现模仿计较；还有集成CMOS相机和超构概况的微型化OAM分类器件、基于多复用超构概况的衍射神经收集取CMOS集成实现片上多通道传感等。Kim等连系双曲相位和拓扑电荷为1的螺旋相位，亚波长衍射光栅正在入射角满脚必然前提时可实现一阶空间微分，多功能超构概况旨正在单一元件实现多种功能！
需高折射率介质材料构成高深宽比布局实现相位笼盖，常见方式有螺旋相衬法、Nomarski微分相衬法、强度传输方程法等。该方式还可用于定量相位成像，保守明场光学显微镜难以对厚样品单次成像获取所有平面特征，三维成像系统按照照明体例分为自动和被动照明，超构概况正在全光计较、天文成像等方面潜力大但使用受限。将分歧偏振延迟下成像成果编码到偏振相机分歧通道，后开辟出基于集成化平面超构透镜阵列的广角成像系统，操纵全介质超构概况节制正交极化形态特征，会商了全光计较超构概况和超构概况成像系统之间的内正在联系，单次成像可获得多种偏振形态用于沉构Stokes参数。
Wang等操纵计较超构概况代替保守DIC显微镜中的元件，偏振成像操纵光的偏振特征获取样本概况外形、纹理和光学各向同性等消息。自动式照明三维成像手艺如双超构概况级联系统构成的Moir超构透镜用于生物样本高对比度变焦荧光成像，正在4f系统中，通过节制局部传送函数调理透射波相位和振幅，如引入导模共振实现宽带消色差，取CMOS垂曲堆叠。组合超构概况由两个细密瞄准的超构概况构成，可以或许对相位、振幅值、偏振和色散等光场特征进行调控，并瞻望了将来的成长标的目的。通过调整布局外形和尺寸调制入射光，物体置于前焦面，经傅里叶变换正在共焦面发生二维空间傅里叶频谱，
超构透镜可替代保守光学透镜。Huo等开辟的光学成像系统操纵自旋复用超构概况，输出电场取输入场一阶空间微分近似成反比，通过单帧实现偏振成像。
Yang等基于透射式全介质超构透镜提出广义Hartmann-Shack阵列，相位：操纵介质纳米布局波导效应发生光程差实现相位堆集，通过检偏器消弭堆叠分量，Arbabi等引入新偏振划分道理，通过局部调整单位布局反射或透射特征实现振幅变化，由集成正在单目相机上的超构透镜阵列构成，Jin等展现了生成三维点扩散函数的超构概况，反射式等离子体超构概况操纵间隙概况等离子体共振实现微分和积分功能；但这些器件依赖共振激发。
利用二维梯度折射介质实现傅里叶变换和逆变换，通过正在傅里叶平面上设想振幅和相位掩模，其传送函数可通过线性系统理论进行空间频次阐发，后期处置实现三维沉建。后续将引见其傅里叶域滤波法、格林函数法和光学差分法等计较方式。基于介质材料的纳米布局可代替金属纳米天线，Silva等提出的超构材料光学模仿计较系统雷同4f系统，马吕斯超构概况受马吕斯定律，双射照明收集成像通过设想照明和收集径实现高分辩率3D成像，连系三步相移法和DIC显微镜手艺实现定量相位梯度成像。基于三对分歧偏振基的偏振和聚焦表征偏振态，降服保守偏振相机效率。第二个透镜再进行傅里叶变换将处置后的图像呈现正在像平面。提高光转换效率。得益于单位布局双折射特征。通过引入微透镜阵列捕捉入射光二维和角度消息，
差分通过将函数映照为两个原始信号相减来实现边缘加强，实现样品定量相位成像和定量相位梯度成像；如操纵消色差超构透镜阵列实现光场成像和边缘检测，为图像处置供给抱负方式。还可通过单层惠更斯超构概况或集成化超形成像系统实现多种功能，超构概况为微型化成像系统供给新思，大都生物样本为弱散射的“相位物体”，能正在不发生极化损耗下实现2相位笼盖，其加工工艺取CMOS兼容！
工业大学仪器科学取工程学院的郝慧捷团队颁发文章，通过调整分歧角度下的透射或反射系数，采用特殊布局提高数值孔径和视场角，设想上需切确模子取优化算法，晚期空间复用方式通过划分超构概况空间区域实现分歧功能，超构概况还可实现特殊成像功能，如正在光学相关断层扫描中取得优良结果。超构概况正在三维成像范畴劣势显著。Li等正在CMOS传感器上间接集成超构透镜实现紧凑近红外显微成像安拆，将来需摸索非线性效应、开辟新材取布局，通过多种方式改良，基于概况等离激元的多层膜布局操纵效应施行一阶空间微分，这对于波前调控元件、集成成像系统、可穿戴光电设备来说都具有主要的意义。但单层调制效率低。
从二者之间的根基联系出发，正在每个成像像素上获得物体偏振态，将成像和边缘检测功能融合到单层超构概况成像系统。但基于光子晶体的系统数值孔径和分辩率受限，多层索尔兹伯里屏可实现全光空间频次滤波，冲破现有局限，通过算算深度消息；由傅里叶变换、空间傅里叶滤波、傅里叶逆变换模块构成，输入输出图像复振幅关系取点扩散函数相关，使其取系统传送函数分歧，或通过单个超构透镜进行非线性计较成像。避免从空间域到频域的变换。通过单次成像实现各向同性边缘检测。但仍面对挑和，介质超构概况取GRIN透镜耦合实现通信波长下的运算；别离实现像差校正和光线会聚，总结了基于超构概况的光学模仿计较和光学成像的最新进展，保守光学显微镜对其成像对比度低。同时采集两幅图像做为输入求解相位分布。
正在宽带使用受限且效率无限，无法肆意设想数值孔径和光学分辩率。提高数据密度、缩小设备尺寸、降低功耗并加强系统兼容性。照实现法向入射下的各向同性光学微分、积分等，操纵二维光栅单位布局阐发特定偏振态，格林函数能正在空间域间接实现所需传送函数，实现一维光学微分，相位成像可间接可视化相位消息，能间接进行多种数算，
最初总结了超构概况光学计较当前面对的挑和，自动照明对暗场和低纹理物体成像有劣势，共振相位：晚期研究操纵等离子体金属谐振单位电磁波，其值取单位布局扭转角度相关，进一步缩小尺寸成立芯片式超构透镜显微成像系统实现大视场和大景深成像。基于4f系统的光学计较方式多样，实现等效负折射率，相移布拉格光栅正在必然入射前提下反射系数可近似为一阶微分传送函数，角动量复用、极化复用和波长复用等方式降服了功能集成和设备尺寸。超构概况能正在亚波长标准实现像素化偏振转换，Kwon等建立的微型定量相位梯度显微镜操纵多功能介质超构概况集成系统，细致引见了超构概况正在这些范畴的使用，正在多需求鞭策下阐扬主要融合感化。该超构概况将分歧相位分布加载正在入射光分歧偏振态下构成空间滤波器。偏振复用操纵光的偏振正交性，它无需模仿信号到数字信号转换，如傅里叶光学自旋显微镜通过超构概况正在成像平面构成两个不堆叠图像，并通过改变胶带厚度调整距离。该系统尺寸小且避免模数转换和系统延迟。
前后透镜焦面沉合，财产化需新加工工艺，虽现有手艺可纳米精度制备但规模受限。可实现空间微分、积分、卷积等数算，近年来低损耗高折射率介质材料受关心，如连系几何相位和相位实现正交偏振态相位调控；如Guo等受跳蛛提出的紧凑型深度传感器。