导 读
最近，来自暨南大学的李向平教授、邓子岚副教授，南方科技大学的李贵新、程鑫教授，及深圳大学的汪国平教授等合作研究提出了一类位移编码型的超构光栅结构，实现了具有超大角度容忍度（接近掠入射）的高效率宽频带全息显示，为全息数据加密、防伪及全景全息等应用方面提供了新思路与新途径。相关研究成果发表在近期的《Light: Science& Application》上。
能实现对光场任意调控的超表面（Metasurface）是近年来纳米光子学领域的研究热点。现有的超表面调控光场相位的方式一般包括形状编码型、大小编码型及转角编码型，这往往仅在较窄的入射角范围内才能对光场相位进行精准调控，且所调控的相位仅局限为离散的有限阶数。
研究人员提出的位移编码型的超构光栅结构，实现了具有超大角度容忍度（接近掠入射）的高效率宽频带全息显示。此超构光栅结构采用金属底面/二氧化硅间隙层/金属纳米棒阵列结构，支持超常光学衍射（Extraordinary optical diffraction, EOD）现象，即入射光在共振条件下在-1衍射级发生完全或近完全衍射，而镜面反射被完全抑制。基于EOD超构光栅，在不改变金属纳米棒形状、大小及转角的情况下，利用位移编码型的调控方式便能在宽频段宽角度高效率地实现对光场相位的连续阶调控。受传统全息光学里的迂回相位启发，此EOD超构光栅中金属纳米棒在每个周期内相对中心位置的位移量就对应着0~2π的连续阶相位偏移量，所调控的相位与位移量呈线性关系，并且完全不依赖于入射光的波长与入射角。不同于传统迂回相位板通光孔径衍射效率低、出现孪生像等缺点，此超构光栅采用精心设计的金属纳米棒替代传统的通光孔结构，金属纳米棒的局域表面等离激元共振效应可以将光衍射效率增强到90%以上，并完全抑制0级光的出现，大大提高了全息元件的工作效率、带宽与入射角范围。另一方面，由于加工超表面结构的纳米制备技术（如EBL, FIB等）在控制纳米结构的位置的精准度比控制纳米结构形状与大小的精度要高得多，故此位移编码型超表面能大大降低超表面的制备难度与成本，为宽角度范围波前调控，全景全息等实用化应用提供了优良平台。
文章链接
Zi-Lan Deng, Junhong Deng, Xin Zhuang, ShuaiWang, Tan Shi, Guo Ping Wang, Yao Wang, Jian Xu, Yaoyu Cao, Xiaolei Wang, Xin Cheng, Guixin Li, and Xiangping Li, "Facile metagrating holograms with broadband and extreme angle tolerance," Light Sci. & Appl. 7(1), 78(2018).
https://www.nature.com/articles/s41377-018-0075-0
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