A multifocus optical vortex metalens, with enhanced signal-to-noise ratio, is presented, which focuses three longitudinal vortices with distinct topological charges at different focal planes. The design largely extends the flexibility of tuning the number of vortices and their focal positions for circularly polarized light in a compact device, which provides the convenience for the nanomanipulation of optical vortices.

The spin Hall effect (SHE) of light, as an analogue of the SHE in electronic systems, is a promising candidate for investigating the SHE in semiconductor spintronics/valleytronics, high-energy physics and condensed matter physics, owing to their similar topological nature in the spin-orbit interaction. The SHE of light exhibits unique potential for exploring the physical properties of nanostructures, such as determining the optical thickness, and the material properties of metallic and magnetic thin films and even atomically thin two-dimensional materials. More importantly, it opens a possible pathway for controlling the spin states of photons and developing next-generation photonic spin Hall devices as a fundamental constituent of the emerging spinoptics. In this review, based on the viewpoint of the geometric phase gradient, we give a detailed presentation of the recent advances in the SHE of light and its applications in precision metrology and future spin-based photonics.

Metasurfaces, two‐dimensional versions of metamaterials, retain the great capabilities of three‐dimensional counterparts in manipulating electromagnetic wave behaviors, while reducing the challenges in fabrication. By judiciously engineering parameters of individual building blocks (such as geometry, size, and material) and selecting specific design algorithms, metasurfaces are promising to replace conventional electromagnetic elements in nanoplasmonic/photonic devices. Significantly, such concept can be readily promoted to other disciplines, such as acoustics, thermal physics, and seismology. In this article, the latest advances in full control of electromagnetic waves with metasurfaces are briefly reviewed from a functionality perspective. A broad avenue towards real‐life applications of metamaterials has been opened up, although they are still at their infant stage. At the end, several promising approaches are suggested to extend the applications of metasurfaces.

In an attempt to establish an equivalent of the Fr\"ohlich interaction in superlattices, we are led to a critical examination of the dielectric continuum model by comparing with a parallel microscopic model. The reason that the usually quoted confined bulklike phonon modes derived from the dielectric continuum model are completely at variance with the results calculated from the microscopic model is explained. Simple rules for obtaining the proper bulklike modes are then set up, which lead to analytical expressions for the modes, which are found to agree closely with numerical results calculated from the microscopic model in the limit of zero dispersion for the bulk LO and TO phonons. They directly furnish expressions for the interaction with charged particles, which can be considered the equivalent to the Fr\"ohlich interaction in superlattices. Phonon dispersion has the effect of mixing the interface modes into the bulklike modes with nearby frequencies. The small number of bulklike modes so affected are no longer confined to one material. The potentials of these modes apparently cannot be described by simple analytical expressions.

Multiplexing multiple orbital angular momentum (OAM) channels enables high-capacity optical communication. However, optical scattering from ambient microparticles in the atmosphere or mode coupling in optical fibers significantly decreases the orthogonality between OAM channels for demultiplexing and eventually increases crosstalk in communication. Here, we propose a novel scattering-matrix-assisted retrieval technique (SMART) to demultiplex OAM channels from highly scattered optical fields and achieve an experimental crosstalk of -13.8 dB in the parallel sorting of 24 OAM channels after passing through a scattering medium. The SMART is implemented in a self-built data transmission system that employs a digital micromirror device to encode OAM channels and realize reference-free calibration simultaneously, thereby enabling a high tolerance to misalignment. We successfully demonstrate high-fidelity transmission of both gray and color images under scattering conditions at an error rate of <0.08%. This technique might open the door to high-performance optical communication in turbulent environments.

Abstract The dielectric metasurface hologram promises higher efficiencies due to lower absorption than its plasmonic counterpart. However, it has only been used, up to now, for controlling linear‐polarization photons to form single‐plane holographic images in the near‐infrared region. Here, we report a transmission‐type metahologram achieving images in three colors, free from high‐order diffraction and twin‐image issues, with 8‐level modulation of geometric phase by controlling photon spin via precisely patterned Si nanostructures with varying orientations. The resulting real and virtual holographic images with spin dependence of incident photons natively enable the spin degeneracy removal of light, leading to a metahologram‐enabled spin Hall effect of light. Low‐absorption dielectrics also enable us to create holograms for short‐wavelength light down to 480 nm, thus spanning the three primary colors. It possesses the potential for compact color‐display chips using mature semiconductor processes, and holds significant advantages over previous metaholograms operating at longer wavelengths. image