马 慧， 许雪艳， 毛雷鸣

(巢湖学院电子工程学院，安徽 巢湖 238000)

超表面是由次波长谐振单元阵列构成的二维薄层平面,是超材料研究的延伸和拓展。次波长谐振单元的共振使反射或透射波发生相位突变，将不同结构参数的次波长谐振单元按照特定的方式组合,可实现对电磁波传输相位、极化方式、波束形状等特性的调控[1-3]。利用超表面可以实现很多平面光学元件，如：平面透镜、极化分束器，产生高效的全息图像等[4-6]。构成超表面的谐振单元一般需要满足两个条件：首先，应具有次波长尺寸和单元间距；其次，相位的变化应该能覆盖0到2π范围，从而实现波前的完全控制。金属谐振单元构成的超表面支持局域表面等离子体共振，可以满足这两个条件。然而，由于金属自身存在能量损耗，尤其在光频段，损耗功率会随着单元数量的增加而急剧增加，降低了超表面的效率，阻碍了很多实际设备的使用。在光频段，使用对光透明的全介质超表面是一种比较理想的方法。全介质超表面由折射率较大的纳米介质谐振单元构成，谐振单元内既能激发磁Mie共振，也能激发电Mie共振，使谐振单元分别表现为磁偶极子和电偶极子特性。由于光在这种材料中不会和等离子体耦合，克服了热耗散问题。和等离子体超表面相比，全介质超表面在可见光和近红外波段具有较小的损耗、更高的衍射和透射效率。

随着光学器件向纳米尺度发展，在纳米尺度内实现光的操控，对小型化光学器件发展、构建纳米尺度的集成光路都具有重要意义。……