近日，江苏大学戴子杰副教授联合西南石油大学李继涛老师、上海技物所黄志明研究员，在《Advanced Optical Materials》上发表了题为“Metasurfaces Manipulating Polarization Evolution from the Perspectives of 2D/3D Real Space and Momentum Space”的综述文章。超表面作为一种由亚波长结构组成的人工二维材料，具有结构紧凑、功能高度可调、易于集成等显著优势，正逐步发展为实现高精度偏振调控的核心技术途径，在光通信、矢量光束生成、量子成像等前沿光子学应用中展现出广阔的应用前景。本文从二维实空间、三维实空间与动量空间三个维度出发，系统梳理并总结了超表面在偏振调控方面的最新研究进展与代表性成果。
（1）在二维空间维度，围绕标量与矢量偏振控制展开：标量超表面通过各向异性单元对单一偏振态的反射/透射特性进行调控，实现了偏振转换、线偏旋转和圆偏分束等功能，设计简单、工艺容差高；矢量超表面则进一步生成径向、角向或涡旋等空间变化偏振场，在亚波长尺度内完成复杂偏振分布，为高分辨成像、粒子操控和光通信提供新的空间光调制手段。
（2）在三维空间维度，深入剖析了“自旋解耦”与“非自旋解耦”两条技术路线：前者通过对圆偏振分量间相位差的精确调控，可在任意纵向位置定制偏振演化，适用于高精度光场工程；后者利用路径差或角向相位分布让两自旋分量自然累积相位差，无需复杂单元即可实现厘米级距离内的连续偏振旋转，结构更简洁、稳定性更高。两种机制共同推动了超表面从“平面偏振元件”向“体光场调制器”的跨越，突破了传统仅调控横向平面的瓶颈。
（3）在动量空间维度，聚焦于奇点理论的BIC/准BIC新范式：动量空间中围绕BIC自带拓扑相关的偏振涡旋特性，跨越了传统几何相位对空间排布的依赖；而准BIC可轻松获得超高Q线偏振辐射，进一步调节几何参数，使Γ点辐射态呈现任意椭圆偏振，可以实现左右旋圆偏振光的高效解耦与手性光场生成。BIC/准BIC为自旋光子学和拓扑光子材料开辟了新路径。
本综述从二维和三维实空间到动量空间，系统归纳了超表面在偏振调控理论与应用方面的最新研究进展，全面展示了其在波前调制、全息成像以及集成光学等领域的巨大潜力，展望未来，该领域将朝着动态可重构、多功能集成化的方向发展，并进一步与量子技术、人工智能等领域深度融合。有望推动超紧凑光电系统、量子信息处理等前沿应用的突破，为光电子产业升级与下一代信息技术提供关键支撑。
本研究得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、四川省科技计划项目和红外科学与技术全国重点实验室开放课题等项目的资助。
文章信息：
Zijie Dai, Jing Ye, Ying Liang, Mingyang Chen, Zhen Yue, Yunxia Ye, Jitao Li*, Zhiming Huang*. Metasurfaces manipulating polarization evolution from the perspectives of 2D/3D real space and momentum space, Adv. Optical Mater. 2026, e02952.
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202502952
撰稿|课题组
