光學透鏡是光學與光電子學中的基本光學器件之一，已廣泛應用于芯片制造、超分辨科學以及眾多高科技產品，其設計與制造水平一定程度上代表了光科學與技術的發展水平。
數值孔徑是光學透鏡最重要的基本參量，衡量著光學系統的收集光子能力。對于顯微物鏡，數值孔徑越大，成像光斑越小，成像細節越清晰。常規油浸物鏡由于采用了特殊的高折射率匹配液，在高分辨率成像和浸潤式光刻中更被廣泛應用。一直以來，各國科學家為增加透鏡的數值孔徑爭相努力，不斷取得新的重要進展。另一方面，超構表面結構是一種具有橫向亞波長尺度的微納光學結構，可以在不到一個光學波長的薄膜結構層上實現全2π相位的精確控制，可靈活調控光波的電磁波相位、偏振方式、傳播模式等特性。基于該結構的平面超構，光學透鏡有望在百納米厚度的微納結構上實現超大數值孔徑顯微物鏡，從而克服傳統光學玻璃物鏡加工難度大、顯微物鏡多透鏡系統體積大等缺點。
我校物理學院及光電材料與技術國家重點實驗室周建英教授、李俊韜副教授、梁浩文副研究員授等以混合自適應人工智能優化程序設計出亞波長單晶硅超構表面結構，實現了相位的精確控制并減小了單晶硅結構在可見光的吸收。進一步使用該結構演示了浸鏡油浸沒下數值孔徑為1.48的高透過率超構光學透鏡。該項目相關研究成果以“Ultrahigh Numerical Aperture Metalens at Visible Wavelengths” 為題發表在Nano Letters, 18 (7), 4460-4466, 2018。刊物審稿人一致認定，該光學透鏡的數值孔徑為超構光學透鏡中現有報道的最高記錄。此成果在2018年12月美國光學學會旗下光學與光子學新聞（Optics & Photonics News）入選為本年度國際光學重要進展，并對該成果作了整版報道。此項評比已有36年歷史，代表了當今最活躍的光學前沿研究進展。
該研究成果的第一作者為我校物理學院梁浩文特聘副研究員，通訊作者為李俊韜副教授。本項目得到科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金、光電材料與技術國家重點實驗室、廣州市集成光子系統與應用重點實驗室、廣東省自然科學基金、中山大學基本科研業務費及國家超級計算廣州中心等支持。
