磁光超表面实现宽带偏振复用非互易传输：突破对称性限制的光子学新范式

本研究针对传统非互易器件带宽受限、偏振单一的核心挑战，提出基于钇铁石榴石(YIG)和镁钛介电陶瓷谐振器(MTDCR)的磁光非互易超表面(NRM)。通过打破陀螺镜对称性和时间反演对称性，首次实现圆偏振波偏振相关非互易性与线偏振单向传输的协同调控，创下12%的相对带宽纪录，透射率达94%且支持50°大角度入射，为量子通信和6G全双工雷达提供创新解决方案。

　　

这项突破性研究揭示了如何通过磁光超表面(Magneto-Optical Metasurface)同时操控电磁波的偏振和传输方向。当钇铁石榴石(YIG)薄膜与旋转30°的镁钛介电陶瓷谐振器(MTDCR)结合时，会产生奇妙的协同效应：MTDCR激发的米氏共振(Mie resonance)与YIG层支持的亚波长法布里-珀罗(Fabry-Pérot)模式耦合，形成独特的频谱展宽机制。

最令人惊叹的是，这种结构能同时打破两种关键对称性——就像在光子世界同时按下"方向锁定"和"偏振开关"。对于圆偏振波，它表现出偏振依赖的非互易特性；而对线偏振波，则实现单向传输的"光子二极管"效果。这种双模操作得益于正交电磁本征态中精心设计的时空对称性破缺。

实验数据显示，该器件在保持94%超高透射率的同时，创下12%的相对带宽纪录——这相当于在高速公路收费站同时开通了ETC专用道和人工车道，让不同"车型"(偏振态)的光子都能高效通行。更妙的是，即使入射光倾斜50°，这种非互易特性依然稳定，就像旋转密码锁时每个齿轨都能精准咬合。

这项技术为量子通信系统提供了理想的"光学隔离器"，在6G全双工雷达中则可实现同时收发信号而互不干扰，犹如给光子装上了智能交通导航系统。