論文題目 | 多維度超表面全息技術的最新進展
Recent advances in multi-dimensional metasurfaces holographic technologies
作者| 趙睿哲，黃玲玲，王湧天
完成單位 | 北京理工大學
研究背景
全息技術由於具有能夠記錄並再現光場的振幅和相位信息的能力一直以來備受研究人員的關注。它在顯示、成像、信息存儲、顯微術和防偽加密等多個領域都得到了廣泛應用。傳統實現計算全息成像的設備例如空間光調製器(SLM)，存在著工作帶寬窄、視場角小、僅能實現純相位或振幅調製、具有多級衍射級次串擾和孿生像等缺點，限制了全息技術融入到人們的生活當中。
超表面是一種二維平面超穎材料, 通常由單層亞波長尺寸的金屬或介質納米天線陣列構成。超表面特有的亞波長像素解析度的特點，使得利用超表面產生的全息再現像具有解析度高、視場角大以及不存在多級衍射級次串擾等優點，彌補了上述基於SLM實現全息成像的不足之處。因此，利用超表面實現全息成像具有極大的發展潛力和研究價值。2020年10月19日，PhotoniX 期刊最新發表北京理工大學黃玲玲教授研究團隊論文「多維度超表面全息技術的最新進展」。
論文要點
超表面全息的發展幾乎伴隨著超表面的概念提出和各類波前調控特性研究的全部歷程。本文主要介紹了當前超表面全息成像技術的最新進展。本文將近年來前沿超表面全息成像工作分為了非復用和復用(多維度)兩大類。其中，針對非復用超表面全息成像，介紹了實現純相位、純振幅以及復振幅全息成像的方法。隨後，考慮到光具有頻率、偏振、軌道角動量以及入射方向、角度等設計自由度進行靈活的調控，能夠實現更豐富的多維度全息復用和加密。本文對上述各類全息復用方法進行了較為詳細的總結。在此基礎上，本文進一步介紹了基於超表面的動態全息成像、非線性全息成像、彩色列印和全息相結合、以及Janus超表面全息等新機理和新應用，並對超表面全息成像技術的未來發展方向和面臨的挑戰做出了展望。
圖1 超表面全息復用方法的主要分類
主要作者介紹
王湧天，北京理工大學教授，博士生導師，教育部長江學者特聘教授，北京市混合現實與新型顯示工程技術研究中心主任。兼任全國政協委員，科技部雲計算和大數據國家重點研發專項專家組副組長，國家信標委虛擬實境與增強現實標準工作組組長，並先後被國際工程光學學會(SPIE)、英國工程技術學會(IET)、美國光學學會(OSA)和中國光學學會(COS)評選為會士(Fellow)。長期在技術光學和虛擬實境領域從事教學和科研工作。有關科研成果先後獲得國家科技技術發明獎和國家科技進步獎各1項，省部級和國家一級學會科技獎勵多項；發表專著2部、譯著2部、論文400餘篇，編輯國際會議論文集20餘部；授權國際發明專利5項，國家發明專利120餘項。
黃玲玲，北京理工大學教授，博士生導師。入選教育部青年長江學者、北京市卓越青年科學家、霍英東基金獲得者、中國科協青年人才託舉計劃、北京市科技新星。主要從事微納光學功能器件及物理機制研究，研究成果以第一或通訊作者發表在Nature Communication, Advanced Materials, Nano Letters, Light: Science & Applications, ACS Nano等國際頂級期刊，其中ESI高被引論文5篇，Google他引4000餘次。出版專著1本。主持10餘項國家級和省部級項目。擔任中國光學學會全息專委員會委員，擔任PhotoniX主題編輯,《中國雷射》、《紅外與雷射工程》等期刊青年編委。
趙睿哲，1993年出生於黑龍江哈爾濱。於2016年獲得華中科技大學光電信息工程專業學士學位。於2019年獲得北京理工大學光學工程專業碩士學位。目前於北京理工大學光電學院攻讀博士學位。研究興趣包括基於超表面的偏振調控以及全息成像。