自爱因斯坦提出广义相对论以来, 如何利用弯曲时空几何与光学介质的对应关系在实验室环境中模拟弯曲时空的物理效应, 特别是黑洞的引力效应广受关注。近年来在光学领域中根据几何与光学介质的Maxwell-Lorentz等价关系提出的变换光学利用坐标变换设计非均匀光学介质来控制光线, 并实现包括电磁隐身衣等在内的一系列新颖光学器件。但是如何处理更复杂的手性和非互易光学介质尚不清楚。本次报告将汇报我们对经典Maxwell-Lorent关系的理论推广: 我们发现在连续介质中引入局域内部自由度可以将普通光学介质推广到具有手性和非互易电磁本构关系的复杂光学介质, 其几何模型具有等价的黎曼和黎曼-嘉当对偶描述, 在光学本构方程中额外的手性和非互易参数可以由非均匀的黎曼度规或者由等效的时空挠率张量描述。该理论不但推广了时空-介质的经典对应关系, 还能指导设计任意复杂的手性和非互易光学介质。

张永亮, 中国科学院半导体研究所研究员, 博士生导师。2002年毕业于兰州大学物理学院, 2008年博士毕业于中科院上海微系统与信息技术研究所, 此后先后在重庆大学、中国科学院理化技术研究所和香港理工大学从事教学与科研工作, 2020年通过中科院高层次人才引进计划入职中科院半导体所, 并获得择优支持。主要研究方向为微纳光学中的基础理论研究, 具体包括光学连续介质的几何理论、光子晶体平板中的拓扑和平带效应, 以及基于光子晶体平板和金属表面等离激元的光与物质相互作用增强效应研究, 目前已在Phys. Rev. Lett., Sci. Adv., Adv. Opt. Mater., ACS Photonics, Phys. Rev. B等期刊发表学术论文50余篇。