近日，以中科院上海技物所为依托单位的红外科学与技术重点实验室李冠海、陈效双、陆卫研究团队在超表面光谱与偏振维度同步解析研究方面取得了重要进展，在红外光学器件从物理层面突破光谱-偏振多维度、多自由度调控限制等方面开展探索，为满足天基遥感、国土安全等重大需求提供可能。
中波红外(MWIR)作为“分子指纹”密集区，在气体检测、航天遥感、空间通信、红外对抗等应用中发挥重要作用。对中波红外光子波长和偏振等维度的解析是对目标进行探测与识别的重要手段。相比传统中波红外器件，超表面器件在波长、偏振维度调控方面具有巨大潜力，该技术为亚波长尺度下独立操纵光子的多个维度属性提供了强大而灵活的器件平台。
重点实验室研究团队通过色散琼斯矩阵的叠加构造波长解耦来打破本征偏振约束，在多个离散波长独立选择任意正交偏振基并进行复用调控，研制了一种具有代表性的多色全偏振调控器件，成功实现了光谱维度下按需复用的相干超表面，替代了传统级联滤光片、偏振片和波片的功能。在此基础上，研究团队提出了中红外光子计算尺的概念，研制了具有极小工作距离的波长和偏振状态同步解析器件，为超表面器件从传统借鉴体材料器件原理体制向新材料与新原理共同发展的方向提供了有益的探索。
上述研究以“Polychromatic full-polarization control in mid-infrared light”以及“Photonic slide rule with metasurfaces”为题均发表在Light: Science & Applications上，陈金博士、郁菲茏博士分别为论文的第一作者。该研究获得了科技部、国家自然科学基金委、上海市科委、中科院等项目的资助。
图1 (a)光谱维度下按需复用的全偏振器件；(b)光子计算尺设计概念与实现效果
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41377-023-01140-3
https://www.nature.com/articles/s41377-022-00765-0
供稿：红外科学与技术重点实验室
审核：科研计划处
编辑：行政办公室
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