近日，我校光子技术研究院李向平科研团队在超表面纳米光子器件研究领域取得重要成果。该项研究提出了一类位移编码型的超构光栅结构，实现了具有超大角度容忍度（接近掠入射）的高效率宽频带全息显示，为全息数据加密、防伪及全景全息等应用方面提供了新思路与新途径。
研究成果以 “Facile Metagrating Holograms with Broadband and Extreme Angle Tolerance”在Nature出版社旗下期刊Light: Science & Application (《光：科学与应用》, IF=13.6)上发表。我校光子技术研究院邓子岚副教授与李向平教授分别为第一作者与通讯作者，暨南大学为第一完成单位。南方科技大学李贵新、程鑫教授与深圳大学汪国平教授为共同通讯作者。此外，南开大学的合作者也为这项研究做出了贡献。
能实现对光场任意调控的超表面（Metasurface）是近年来纳米光子学领域的研究热点。现有的超表面调控光场相位的方式一般包括形状编码型、大小编码型及转角编码型，这往往仅在较窄的入射角范围内才能对光场相位的离散多阶进行精确调控。本研究工作提出一种超常光学衍射（Extraordinary optical diffraction, EOD）的超构光栅结构，在不改变金属纳米棒形状、大小及转角的情况下，利用位移编码型的调控方式便能在宽频段宽角度高效率地实现对光场相位的连续阶调控。审稿人对这种超构光栅的设计方案给出了高度评价，称“This method can successfully address a few severe issues presented in “conventional” metasurfaces where the phase gradient was induced by tailoring the structure geometry, dimensions, and orientations”;“I see this work as a new twist for the field”。受传统全息光学里的迂回相位启发，此EOD超构光栅通过调控金属纳米棒在每个周期内的位移量来实现0~2π连续阶相位的调控，其调制的相位与位移量呈线性关系，而不依赖于入射光波长与入射角。不同于传统迂回相位中通光孔径衍射效率低、出现孪生像等缺点，此超构光栅采用精心设计的金属纳米棒替代传统的通光孔结构，金属纳米棒的局域表面等离激元共振效应可以将光衍射效率增强到90%以上，并完全抑制0级光的出现。另一方面，由于加工超表面结构的纳米制备技术（如EBL, FIB等）在控制纳米结构的位置的精准度比控制纳米结构形状与大小要高得多，故此位移编码型超表面能大大降低超表面的制备难度与成本，为宽角度范围波前调控，全景全息等应用提供了优良平台。
这项研究得到了国家自然科学基金（项目编号：11604217, 61522504, 61420106014, 11774145, 11734012, 11574218）、中央高校基本科研专项资金（项目编号：21617410）和深圳市创新委员会自然科学基金（项目编号：JCYJ20170412153113701）的支持。
