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高分子材料的激光制造可应用于。
复杂的三维结构制造
生物学应用
生物细胞
表面浮雕式光学元件
三维光子晶体
光波导耦合器
光学生物仿生学
超薄平面光学器件允许在亚波长尺度上对光进行控制，这是传统折射光学器件无法比拟的。为了接近原子厚度的极限，使用二维材料是一种有吸引力的可能性，因为它们的折射率高。然而，实现衍射极限的聚焦和成像受到了其厚度限制的空间分辨率和聚焦效率的挑战。在此，我们报告了一种将二维单层材料转化为超薄平面透镜的通用方法。飞秒激光直写技术被用于在单层内产生局部散射介质，这克服了长期以来在原子级薄的二维材料中获得足够的相位或振幅调制的挑战。我们实现了高效的三维聚焦，具有亚波长分辨率和衍射限制成像。高聚焦性能甚至允许在不同的焦点位置以不同的放大率进行衍射限制成像。我们的工作为使用二维材料的光学设备的降级铺平了道路，并报告了一种前所未有的制造超薄成像设备的方法。
这篇论文的题目是"基于单层二维材料的超薄平面透镜的衍射限制成像"并发表在 光。科学与应用.第一作者是韩林博士。
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超薄平板透镜的发展已经彻底改变了透镜技术，并为集成光子应用中传统透镜系统的小型化带来了巨大的希望。在某些应用中，透镜需要在恶劣和/或极端的环境中工作，例如航空、化学和生物环境。在这种情况下，超薄平面透镜能够有弹性并保持其出色的性能是至关重要的。然而，大多数已展示的超薄平面透镜都是基于金属或半导体材料，这些材料的化学、热和紫外线稳定性很差，限制了它们的应用。在此，我们通过实验证明了石墨烯超薄平面透镜可以应用于恶劣环境下的不同应用，包括低地球轨道空间环境、强腐蚀性化学环境（pH=0和pH=14）以及生化环境。石墨烯透镜具有非凡的环境稳定性，可以在不同的测试条件下保持高水平的结构完整性和出色的聚焦性能。因此，它为超薄平面透镜开启了巨大的实际应用机会。
这篇论文的标题是"航空航天、化学和生物恶劣环境下的弹性石墨烯超薄平透镜"并发表在 ACS Appl. Mater.接口.第一作者是曹桂元博士。
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中红外（MIR）代表了光谱学、传感、成像、安全和工业筛选等应用的关键光谱区域，因为许多重要的分子有强烈的特征振动转换。然而，目前的中红外兼容材料是脆弱的、危险的和昂贵的，这阻碍了中红外设备的性能。在这里，我们开发了一种多功能的基于透射率的Kramers-Kronig方法，并获得了氧化石墨烯在中红外区域的光学特性，揭示了其作为一种新型中红外兼容材料的应用潜力。作为一个例子，我们通过使用低成本和灵活的激光直写技术，展示了独立的氧化石墨烯中红外偏振器，具有大消光比（约20dB）和可控的工作波长达25μm。我们的基于透射率的KK方法提供了一种通用的方法来获得欠发达的中红外区域的新型原子尺度的低维材料的光学特性，并为高性能的功能性中红外设备提供了机会。
这篇论文的标题是"独立的氧化石墨烯中红外偏振器"并发表在 纳米级.第一作者是郑晓瑞。
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nr/d0nr01619e/unauth#！divAbstract
作为透镜的微气泡对光学和光子应用很有意义，如体积显示、光学谐振器、光子元件在芯片上的集成、高分辨率的光谱学、光刻和成像。然而，由于微泡形成的随机性，在硅芯片等基材上稳定、合理设计和均匀的微泡是具有挑战性的。我们描述了在飞秒激光照射氧化石墨烯的基础上，精确控制体积和曲率的弹性微泡的制造过程。我们证明了石墨烯微泡具有近乎完美的曲率，使其能够作为反射性微透镜，将宽带白光聚焦到超高纵横比衍射限制的光子射流中而不产生色差。我们的研究结果为石墨烯微泡作为纳米光子元件的透镜集成提供了途径，用于小型化的片上实验室设备以及高分辨率光谱学和成像的应用。
这篇论文的标题是"基于石墨烯微泡的近乎完美的微透镜"并发表在 高级光子学.第一作者是韩林博士。
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一个理想的太阳能-热能吸收器需要具有可调整带宽的高效选择性吸收、优良的热传导性和稳定性，以及有效的太阳能热能转换的简单结构。尽管已经展示了各种太阳能吸收器，但使用传统材料和结构同时实现这些条件是具有挑战性的。在这里，我们提出并展示了三维结构石墨烯超材料（SGM），它利用了类似金属沟槽结构的波长选择性，以及超薄石墨烯超材料薄膜的宽带色散少和优良的热导率的优势。SGM吸收器表现出卓越的太阳选择性和全向性吸收，波长选择性吸收的灵活可调性，卓越的光热性能，以及高热稳定性。令人印象深刻的太阳能-热能转换效率达到90.1%，太阳能-蒸汽效率达到96.2%。SGM吸收器的这些优越性能表明它在太阳能热能采集和操纵的实际应用中具有巨大的潜力。
这篇论文的标题是"用于高效和全向太阳能热能转换的结构化石墨烯超材料选择性吸收器"并发表在 自然通讯.第一作者是Keng-Te Lin博士。
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大面积超薄薄膜在大范围内对非偏振光的宽带强光吸收对于诸如光伏、光电探测器、热发射器和光调制器等应用至关重要。尽管在设计和制造方面进行了长期的努力，但要同时实现所有这些期望的特性一直是个挑战。我们在实验中展示了一种12.5平方厘米、90纳米厚的石墨烯超材料，对几乎涵盖整个太阳光谱（300-2500纳米）的非极化、可见光和近红外光的吸收率约为85%。该超材料由交替的石墨烯和电介质层组成；一个光栅将光耦合到波导模式中，以实现对入射角度高达60°的宽带吸收。吸收器非常宽泛的光谱和角度反应是太阳能热能应用的理想选择，我们通过展示在自然阳光下加热到160℃来说明这一点。这些器件为基于二维材料的强吸收性大面积光子器件的应用开辟了一条新途径。