可以以前所未有的方式设计光的所有方面，如波长、相位和偏振
（中国AI网 2025年04月02日）大约十年前，哈佛大学的工程师们公布了世界第一个可见光谱超表面。这种超薄的平面组件采用纳米级结构，可以精确地控制光的行为。作为传统、笨重的光学元件的强大替代品，超表面如今可广泛应用AR/VR等一系列的领域。
现在，哈佛大学的研究人员正在加倍努力地研究超表面技术，而他们新创造了一种双层超表面。换句话说，这种超表面不是由一层，而是由两层二氧化钛纳米结构堆叠而成。在显微镜视角，这个新组件看起来像一排密集的阶梯式摩天大楼。
团队表示，这开辟了一种构造光的新途径，可以以前所未有的方式设计光的所有方面，如波长、相位和偏振。其中，衍射效率可以达到80%。
数个世纪以来，光学系统一直依赖于由玻璃或塑料制成的巨大曲面透镜来弯曲和对焦光线。在过去的十年里，超表面革命已经制造出了由数百万个微小元件组成的平面超薄结构，并能以纳米级的精度操纵光。这种技术的一个显著例子是超透镜，并令AR/VR等设备中的紧凑集成光学系统成为可能。
以往的单层纳米结构设计存在一定的局限性。例如，以前的超表面对偏振操纵提出了特定的要求。
利用哈佛大学纳米级系统中心的设施，团队提出了一种由两个超表面组成的独立结构制造工艺，它们可以牢固地结合在一起，但不会在化学方面相互影响。
由独立二氧化钛（TiO2）纳米fin直接堆叠在一起组成的双层超表面在可见光谱中工作。每个纳米fin的高度为600nm，可以在每一层实现独立的0-2π相位覆盖。
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团队表示，这种垂直集成可以实现更大但尚未开发的优势，包括偏振控制的全新可能性。研究人员认为，这项研究将激发新的平面光学架构，可以推进偏振光学和波前整形应用，包括全息、结构光和光束转向等。
