超颖表面作为一类智能表面，通常由特殊设计、加工而得到的特征尺寸接近或小于波长的亚波长纳米天线阵列构成。超颖表面能够实现光场的振幅、相位和偏振的人为调控，具有超薄、超小像素、宽带、低损耗、易加工等优势，设计灵活，功能强大。文中针对超颖表面在全息显示、波前调制和偏振转换、主动可调、非线性波前调控等方向进行综述，并展望未来发展趋势。超颖表面作为一种超薄的、微型化的波前调制器件，具有极大的信息容量，且更能适应未来高度集成的微型光电系统的发展要求，在全息显示、光束整形、涡旋光束的产生、数据存储、加密与防伪、超透镜与色散控制、彩色印刷、非对称传输、非线性光学、光的自旋霍尔效应、光通信与集成光电子学等应用领域提供了潜在的可行性和新的视角，有望取代传统光电器件，展现出了广阔的发展前景。

共形超颖表面可以打破物体几何形状与光学功能之间的限制, 使散射波前得到任意的调制。文中展示了一种自适应的共形超颖表面, 该超颖表面由非手性镜面对称的Ω型金纳米天线组成, 可以集成在任意形状的基底上, 在可见光范围内(λ=450 nm)实现曲面全息。共形超颖表面的相位调制方法依赖于贝里相位, 通过旋转纳米天线的方位角, 可以在每个亚波长单元中进行连续的相位控制。这种共形超颖表面包裹在曲面拓扑物体上可以用于各种实际应用中, 如曲面透镜聚焦、隐身和安全打印技术。

超颖表面是一种基于亚波长结构的光学平板膜层,可在亚波长传输范围内调控入射光束的相位、振幅和偏振。为了代替传统的曲面光学元件, 采用传输相位调控理论和广义折反射定律, 设计了一种新型的超颖表面, 并进行了程序模拟, 取得了此亚波长结构对光束聚焦调控的数据。结果表明, 当增加超颖表面的椭圆基元的长短轴长度时, 材料的等效折射率增加, 并且适用的波长范围增加到0.7μm~1.2μm; 通过优化超表面结构参量, 可实现在宽波带范围内的相位调控, 进而获得聚焦光场的优化, 在一定程度上可以代替传统光学元件实现光学聚焦。该研究结果在超分辨率成像及光刻等方面有一定参考价值, 在一些特殊的需要亚波长结构调控光束的情况下可以使光路简单化, 并且比传统的光学元件有着厚度方面的优势。

超颖表面是一种特殊的二维亚波长阵列结构，具有很强的光场调控能力，兼有超薄、低损耗、易加工等优势，表现出广阔应用前景，近些年吸引了广泛的研究兴趣。本文将综述超颖表面的原理与研究进展，简要分析已报道的超颖表面类型，并重点介绍其在广义折反射、偏振转换、光束轨道角动量操控以及计算全息中的应用。超颖表面设计灵活、功能强大，有望在诸多应用中取代传统光电器件。未来基于超颖表面的新型、宽带、高效率、多功能以及主动可调功能器件等将是其重要的发展方向。

超颖表面是近些年刚发展起来的一个有着重要应用潜力的新兴前沿领域。文中在对超颖表面研究现状的分析基础上, 提出并研究一种基于棒形纳米天线阵列的超颖表面, 在手性圆偏振光场作用下产生无色散的表面相位突变, 从而对出射光波前相位进行调控, 并在此基础上研究若干新颖功能应用, 包括依赖于手性的广义折/反射定律, 双极性可控平板透镜, 宽带涡旋光束生成, 手性选择性表面等离激元定向激发, 三维纳米全息等。