近日，以中科院上海技物所為依托單位的紅外科學與技術重點實驗室李冠海、陳效雙、陸衛研究團隊在超表面光譜與偏振維度同步解析研究方面取得了重要進展，在紅外光學器件從物理層面突破光譜-偏振多維度、多自由度調控限制等方面開展探索，為滿足天基遙感、國土安全等重大需求提供可能。 中波紅外(MWIR)作為“分子指紋”密集區，不僅包含了眾多重要的分子振動特征吸收峰，還是紅外波段的三個大氣傳輸窗口之一，在氣體檢測、航天遙感、空間通信、紅外對抗等應用中發揮重要作用。對中波紅外光子波長和偏振等維度的解析是對目標進行探測與識別的重要手段。相比傳統中波紅外器件，超表面器件在波長、偏振維度調控方面具有巨大潛力，該技術為亞波長尺度下獨立操縱光子的多個維度屬性提供了強大而靈活的器件平臺。

重點實驗室研究團隊通過色散瓊斯矩陣的疊加構造波長解耦來打破本征偏振約束，在多個離散波長獨立選擇任意正交偏振基并進行復用調控，研制了一種具有代表性的多色全偏振調控器件，成功實現了光譜維度下按需復用的相干超表面，替代了傳統級聯濾光片、偏振片和波片的功能。在此基礎上，研究團隊提出了中紅外光子計算尺的概念，研制了具有極小工作距離的波長和偏振狀態同步解析器件，為超表面器件從傳統借鑒體材料器件原理體制向新材料與新原理共同發展的方向提供了有益的探索。

圖1. (a)光譜維度下按需復用的全偏振器件；(b)光子計算尺設計概念與實現效果 上述研究以“Polychromatic full-polarization control in mid-infrared light”以及“Photonic slide rule with metasurfaces”為題均發表在Light: Science & Applications上，陳金博士、郁菲蘢博士分別為論文的第一作者。該研究獲得了科技部、國家自然科學基金委、上海市科委、中科院等項目的資助。 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41377-023-01140-3
https://www.nature.com/articles/s41377-022-00765-0

審核編輯 ：李倩