近日，厦门大学物理系王家园团队和南丹麦大学光子学中心Sergey I. Bozhevolnyi教授合作，在光学超表面的动态调控领域取得重要进展。研究团队创新性提出了基于泰伯效应实现超表面功能的空间选择性激活。相关成果以“Selective Addressing Interleaved Metasurface via Dynamically Controlled Talbot Effect”为题在线发表于国际著名期刊《Nano Letters》上(DOI:10.1021/acs.nanolett.5c01089)。

近年来，光学超表面（Metasurface）因其在亚波长尺度对光波进行精密调控的能力，成为新一代光子器件研究的热点。为了在同一个器件中集成多种功能，“共享孔径”（shared-aperture）超表面结构应运而生。然而，当前的共享孔径超表面在均匀光照下会同时激活所有功能区域，导致能量浪费、功能干扰、选择性差，严重限制了其实用性。

图1. 互嵌超表面结构和基于泰伯效应的寻址原理

本工作提出并实验演示了一种泰伯效应驱动的选择性互嵌超表面调控方法：通过在超表面前引入一个一维衍射光栅，利用其在自由空间中产生的周期性泰伯干涉条纹，实现对不同区域的互嵌型超表面进行空间选择性激活。更进一步地，通过改变入射光偏振和控制光栅与超表面之间的距离，成功地实现了四种独立功能的选择性切换，并验证了高对比度的光束方向控制。该方案与现有MEMS工艺完全兼容，为未来多功能光学芯片、光场可编程器件、光学安全加密与全息显示等方向提供了重要的设计思路与技术基础。

图2. 结构设计和高对比度的光束方向控制

该论文的第一完成单位为厦门大学物理学系，王家园副教授为第一作者。该工作得到了广东省面上项目（2021A1515011198）和国家留学基金访问学者项目（2021A1515011198）的资助。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c01089