光电所首次利用单层全介质超表面同时实现手性响应和任意波前调控

近日，中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室在《先进功能材料》上发表封面学术论文，研究首次报道了利用单层全介质超表面同时实现手性响应和任意波前调控，解决了传统手性检测系统由于体积庞大笨重而无法微型化、集成化的难题，为手性材料及多功能材料的研究提供了全新思路。

大多数生物必需的营养素，例如氨基酸和葡萄糖等，其分子结构具有固有的手性特征。通过结构的手性光学响应，可检测这些分子的浓度。然而，传统的手性检测技术需要复杂的光学系统，其体积庞大，很难实现微型化和集成化，同时大幅度降低了效率和成像质量。光电所研究团队在国际上首次提出一种基于非对称光子自旋轨道相互作用的新型全介质超表面，其制造工艺简单、手性响应强，且能够通过入射方向控制透过的圆偏振光的旋向并实现波前调控。这些特性可大大减小应用于手性成像、手性光谱学、光通信等领域的光学系统的体积、重量、成本和能量损失。例如，在手性成像系统中，提出的单层超表面即可实现手性探测，而传统方法需要数片线偏振片、玻片、透镜才能同时实现圆偏振滤波和成像。

研究工作得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家自然科学基金的支持。

实验测试结果