随着光学科学和应用的进步，对多功能光学器件的需求不断增长，这些器件需要将尽可能多的波控制功能集成到一个单一的超紧凑系统中。然而，由传统电介质制成的光学器件依赖于光的传播相位，这必然导致器件尺寸庞大（相对于波长）和/或效率低（由于缺乏磁响应）。
此外，由于缺乏操纵光的额外自由度，使用传统电介质制造具有多种功能的紧凑型光学器件变得具有挑战性——这是一个严重阻碍光学集成的问题。
超表面是由平面亚波长微结构组成的超薄超材料，具有定制的光学响应，排列在特定的预先设计的序列中，具有非凡的控制光波的能力，近年来引起了广泛的关注。然而，现有的多功能光场控制装置大多需要同时改变入射光的多种不同特性，仅依靠入射光偏振的变化只能表现出不超过两种不同的波控制功能，这取决于独立入射偏振的数量。
为了进一步增加单个超表面器件复用的功能数量，需要开发新的设计策略来克服独立极化态数量对独立功能数量的限制。
由复旦大学、香港科技大学和香港浸会大学的科学家组成的研究团队，提出了一种基于连续改变入射光偏振态调谐相干波干涉的元器件设计方法，该方法在原则上具有无限数量的波控制功能，并在1550纳米的电信波长范围内进行了实验验证。这项研究最近发表在《光电进展》杂志上。
在设计了一系列具有定制反射相位和偏振转换能力的元原子后，研究人员构建了两个功能元器件，并在庞加莱球上沿一定路径连续调谐偏振光的照射下进行了实验，计算了它们的波控功能。
这些发现可以在实践中找到许多应用，并激发未来的研究。例如，扩展到近场和远场复合和/或传输系统是有趣的未来研究项目，使用矢量光束作为入射光可以进一步丰富元设备的波操作功能。
编译自/ScitechDaily