超表面（Metasurface）是由亚波长谐振器组成的人工设计的超薄2D材料，在性能上优于具有非凡电磁特性的天然材料。由于具有亚波长厚度的超表面能够定制电磁波的波前特性，这导致了各种有趣的应用，如光束偏转、光束分裂、平面透镜、波片、全息图像、隐身等。此外，鉴于自旋光学（spin optics）是目前最为前沿的研究领域之一，具有自旋光特性的超表面研究引起了人们极大的关注。光波的自旋（spin of light）一般是指光束的右旋和左旋圆偏振特性，其中光的手性特征（handedness）取决于传播方向。近日，来自新加坡南洋理工大学的刘爱群教授课题组、沈忠祥教授，以及电子科技大学的朱伟明研究员、新加坡国立大学的仇成伟教授，报道了一种使用亚波长厚度的可重构C形谐振器（Reconfigurable C-Shaped Resonators，RCRs）构成的逆反射超表面（retroreflective metasurface），它将总厚度从之前的590倍波长降低到仅有波长的0.2。RCR的几何形状可以在原位控制，以实现对横磁TM偏振和横电TE偏振电磁波入射的同等幅度和相位调制。通过设计超表面的相位梯度，能够将平面内动量赋予入射波，从而保证后向反射电磁波的自旋状态与入射波的自旋状态相同。这种自旋锁定（spin‐locked）的超表面可自适应于不同的入射角度，以通过机械式改变RCR的几何形状来实现逆向反射。作为概念性验证，超薄逆向反射表面在15 GHz频率下以10°、12°、15°和20°的各种入射角度下进行了验证。这种自旋锁定的自适应超表面可以在基于自旋体系的光学器件、通信系统、遥感、RCS增强等中找到潜在的应用。这一研究发表在近期的《Advanced Materials》上。

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来源：两江科技评论