近年来，表面等离激元（SP）在微纳光电集成、光学成像、生物传感、数据存储等领域得到了广泛的应用，吸引了极大的关注。作为一种新型的光子学器件，超表面在SP波前控制方面强大的潜力也得到了研究人员的重视。然而，现有的绝大多数超表面器件在实现SP波前控制时具有严重的偏振依赖性，少数偏振无关的超表面缺乏振幅调制能力，严重限制了器件的使用范围。

武汉光电国家研究中心光电子器件与集成功能实验室陈林课题组与北京大学、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所合作，开发了一种新型的超表面SP波前控制器件。研究指出通过合理设计纳米孔径对的间距、转角与空间分布，可以对SP的振幅与相位实现偏振无关的完全控制。作为概念性的验证，设计并制备了基于超表面的SP艾里波束发生器、聚焦透镜、“无损耗波束”发生器，验证了其偏振无关性。这一研究打破了SP波前控制器件受到偏振相关性限制的瓶颈，为SP的振幅/相位偏振无关调制提供了一种可行的实现方案。

2020年9月13日，研究成果以“Polarization-Independent Wavefront Manipulation of Surface Plasmons with Plasmonic Metasurfaces”为题，发表在期刊《先近光学材料》(Advanced Optical Materials)上。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adom.202000868

图1. 器件示意图。 (a) 利用纳米孔径对构造偏振无关表面等离激元波前控制超表面单元；(b) 基于超表面单元构造的SP艾里波束发生器、聚焦透镜、“无损耗束”发生器示意图及其扫描电子显微图像。

图2. 近场测试结果。(a) SP艾里波束发生器、(b) SP聚焦透镜、(c) SP“无损耗束”发生器。