丁洪贞，臧小飞

（1．上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093；2．上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

引 言

超表面由亚波长的周期性谐振单元组成，具有自然界材料所不具备的超凡电磁特性[1-3]，可以灵活地调控透射或者反射的电磁波的偏振、相位和振幅[4-7]。相比于通过光传播路径实现相位逐渐累积的传统光学装置[8]，超表面器件可以实现电磁波在介质和自由空间交界面上的相位突变[9]。超表面原理一般分为两类：一类是基于天线共振调制，另一类是基于几何相位（Pancharatnam–Berry phase）[10-12]。前者依赖于设计精细的几何天线形状尺寸来获得预期的散射相位延迟。例如，具有设计不同臂长和开口角度的V形天线可以为正交的线偏振光提供相位梯度来验证广义的反射和折射定律[13]。基于后者设计的各向异性“基元”一般是具有相同的几何尺寸，但是每个单元结构的空间旋转角度不尽相同。每个单元结构看作是各向异性“基元”，每个“基元”可以旋转一定的角度使得入射的某一种手性圆偏振光转换成相反手性的圆偏振光并且同时附带相位变化[14]。由于利用几何相位调制相位具有灵活、简便等特征，因此近年来利用几何相位设计新颖的超表面功能器件成为研究的热点和话题。Huang等根据基本几何相位原理和全息光谱算法设计并实现了宽带内手型相关的复用全息[15]；Zhang等灵活地结合P-B相位设计了透射式的表面等离子超表面，实现了宽带内3D涡旋光束的聚焦[16]；……