超构表面,这类由平面型人工原子按特定宏观排列方式构建而成的准二维材料,因其对电磁波的强大调控能力,实现了诸多奇异电磁波(光)操控现象和性能卓越的平面光学器件,引起了学界和工业界的广泛关注。然而,超构表面的角度色散,即体系电磁响应强烈依赖于入射角度,这一基本特性往往被忽略。因此,如何理解超构表面中角度色散的物理根源,实现对角度色散的自由调控以满足不同应用场景的需求,已成为制约超构表面发展的重要瓶颈之一。
针对这一重大挑战,周磊教授团队结合理论和实验,建立了一套完整的理论体系,揭示了超构表面的角度色散是由构成超构表面体系的人工原子的远场辐射特性和人工原子间的耦合作用共同决定的,并进一步提出了通过有效控制超构表面的角度色散,设计满足不同应用需求的入射角度依赖或不依赖的功能性器件的新方法(见图1)。该研究成果为超构表面调控电磁波打开了“入射角度”这一全新的调控自由度,极大拓展了其对电磁波的调控能力,为实现多功能集成器件打开了新的思路。
图1. 基于超构表面构建的角度依赖多功能调控器件
该研究成果由复旦大学独立完成,并以“Controlling Angular Dispersions in OpticalMetasurfaces”为题发表在Light: Science & Applications上。该文章作者分别是Xiyue Zhang, Qi Li, Feifei Liu, Meng Qiu, Shulin Sun, Qiong He, Lei Zhou,其中前三位作者为共同第一作者,Qiong He和Lei Zhou教授为共同通讯作者。