UNIST开发出可用电力调控的多功能光学超表面

蔚山科学技术院（UNIST）电气电子工程系 Lee Jongwon 教授团队通过电信号调控光的强度和相位，开发出了具有光学特性和多种功能的“中红外波段有源超表面”。

超表面由尺寸小于波长的结构单元构成二维阵列，具有极薄的厚度，并且可以在局部调控光的相位、强度和偏振。

但此前报道的大多数超表面都是被动器件，制备完成后无法改变其光学特性和功能，在多样化应用方面存在局限。

Lee Jongwon 研究团队开发出了“中红外波段有源超表面”，可通过电信号独立调控光的强度和相位，从而调节光波前和偏振状态。

研究团队通过本次研究，在单一器件中实现了两个功能：一是能够将线偏振光调制为圆偏振光的波片，二是可根据施加电压调控光传播方向的超表面。

中红外波段有源超表面可通过电压进行控制，并能在局部独立调节光的强度和相位。因此，即使在器件制备完成之后，也可以以多种方式加以利用。也就是说，利用单一光学器件即可同时实现透镜、偏振器、光束扫描器等多种功能。

此外，与传统用于改变光偏振的光学器件——偏振器和波片——相比，新开发的超表面厚度更薄，更有利于减重。尤其是与工作波段通常局限于单一波长的传统波片相比，该器件可在宽波段内工作，具有明显优势.

已开发的位相调制超表面及其核心结构——多重量子阱结构的工作原理。

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第一作者、电气电子工程系研究员 Jung Hyeongju 和 Hwang Inyong 表示：“本次开发的超表面是由等离激元共振结构和异质结半导体层，即多量子阱结构共同决定的。”

他们接着表示：“利用这一点，通过改变结构，可开发出能够在中红外波段不同频率范围内调控光相位和强度的有源超表面。”

电气电子工程系教授 Lee Jongwon 预测称：“此次开发的基于超表面的光学器件，可用作能够自由调制光偏振状态的有源波片、具有可变焦距的有源超透镜，并且有望进一步应用于需要实时调控光强和相位的动态全息技术等领域。”

本次研究成果已于4月7日在 Wiley 出版的国际顶级学术期刊《Advanced Science》在线发表。