介電超構(gòu)表面（metasurfaces）是當(dāng)前光學(xué)領(lǐng)域最前沿的研究和應(yīng)用方向之一，其不僅具有低損耗優(yōu)勢，還能實(shí)現(xiàn)亞波長級的器件厚度。此外，它們還能在振幅、相位和偏振等多個(gè)維度上自由調(diào)控光。

這種傳統(tǒng)光學(xué)元件所缺乏的能力對于未來光學(xué)系統(tǒng)的集成化、微型化和規(guī)模化具有重要意義。因此，介電超構(gòu)表面吸引了越來越多的業(yè)界關(guān)注。據(jù)麥姆斯咨詢介紹，劍橋大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種基于液晶的新型可調(diào)介電超構(gòu)表面，研究成果已發(fā)表于Advanced Devices & Instrumentation。

通過利用介電超構(gòu)表面對液晶的固有配向（alignment）效應(yīng)及其電氣可控特性，消除了液晶配向?qū)硬牧霞跋嚓P(guān)工藝的需求，從而節(jié)省了器件制造時(shí)間和成本。這對硅基液晶（LCoS）等器件具有實(shí)際意義。

液晶配向質(zhì)量表征結(jié)果

研究小組通過測量器件不同角度的透射率，定量研究了超構(gòu)表面本身對液晶配向效應(yīng)的強(qiáng)度。他們得到了明暗之間25.6的對比度。與此同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了近紅外通信波段94%的調(diào)制深度。

正交偏振器間不同面內(nèi)角度捕捉的液晶配向超構(gòu)表面（LCAM）器件光學(xué)圖像

本研究提出了一種基于液晶的新型電控超構(gòu)表面。通過利用超構(gòu)表面對液晶的固有配向效應(yīng)，省去了傳統(tǒng)液晶器件中的配向過程，從而為傳統(tǒng)液晶器件帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

此外，由于超構(gòu)表面具有亞波長特性，理論上可以將器件做得非常薄，從而有效提高液晶器件的響應(yīng)速度和分辨率。對于傳統(tǒng)液晶器件（例如LCoS）而言，集成了超構(gòu)表面的液晶器件具有重要的研究價(jià)值。