基于非手性介质超表面导模共振的偏振与圆二色性动态调控新方法

【编辑推荐】来自国内的研究团队针对手性结构超表面设计复杂、应用受限的问题，提出了一种基于导模共振(GMR)的简化非手性介质超表面。通过仅含三个参数的截断介质光栅(TDG)结构，实现了Γ点附近偏振态连续调控及圆二色性(CD)从-0.97到0.97的动态调谐，在1.55μm波长处获得0.97的近完美CD值。该设计为自旋选择性波前调控、光学传感等领域提供了新范式。

　　

这项突破性研究展示了如何用极简的非手性结构玩转光子的"旋转魔法"。研究人员设计的截断介质光栅(TDG)就像光学领域的"万能调谐旋钮"，仅通过调整光栅方位角就能实现偏振态的任意操控——从线性偏振到两个正交圆偏振态的自由切换。更令人惊叹的是，这个看似简单的结构在1.55微米通信波段展现了近乎完美的圆二色性(CD)响应，其强度高达0.97，堪比复杂手性结构的效果。

秘密藏在导模共振(GMR)这个"光学放大器"中。当特定波长的光与光栅结构"共振共舞"时，会产生强烈的模式耦合效应。研究团队通过精妙的Γ点调控，使TDG结构像光学版本的"偏振合成器"，能连续输出从-0.97到0.97的CD信号。这种动态调控能力为新型光学器件打开了大门：无需复杂手性结构就能实现自旋选择性波前整形，在光学防伪标签中可设计"光学指纹"，甚至能开发智能传感系统来探测分子构型变化。

这项研究最颠覆性的创新在于用"减法"做"加法"——通过简化结构反而获得了更强大的功能。全介质设计避免了金属结构的损耗问题，三参数调控体系大幅降低了纳米加工的难度。这种"极简主义"哲学为下一代动态手性光学器件提供了可扩展的制造方案，或将催生更紧凑的光通信元件和超高灵敏度生物传感器。