突破衍射极限：基于超构表面的太赫兹全息实现任意曲线轨迹与定制偏振结构

《Laser & Photonics Reviews》：Subwavelength-Resolution Terahertz Hologram with Arbitrary Curved Trajectory and Customized Polarization Structures

来自前沿领域的研究团队提出一种基于全介质多焦点超构透镜（metalens）的太赫兹全息技术，通过结合几何相位与传播相位调控，实现对圆偏振光束的交叉极化与同极化分量独立操纵，实验验证了亚波长分辨率下任意曲线轨迹（如阿基米德螺旋、三维结形）及定制偏振结构的全息生成，突破传统衍射极限，为太赫兹超分辨成像与高清通信提供新方案。

　　

太赫兹全息技术在现代信息光子学中具有重要意义，但传统方法受限于波长衍射极限导致像素尺寸过大，且系统结构复杂。借助超构表面（metasurface）对光场的非凡调控能力，本研究提出并实验验证了一种超构透镜全息技术，可在太赫兹波段实现兼具任意曲线轨迹和定制化偏振结构的亚波长分辨率全息。

研究采用全介质多焦点超构透镜，结合几何相位与传播相位调控方法，实现对入射圆偏振光束的交叉极化（cross-polarization）和同极化（co-polarization）分量的精细操控。通过独立操纵两个正交偏振波前，每个焦点的空间位置和偏振态均可被独立调控。以超构透镜的每个焦点作为像素单元，研究成功演示了典型的太赫兹全息图，包括二维圆环、阿基米德螺旋（Archimedes spiral）和三维结形曲线轨迹，并赋予其多样化的定制偏振结构，实验结果与仿真高度吻合。

该超构全息技术实现的亚波长分辨率突破了传统全息术的波长衍射限制，在太赫兹超分辨成像（super-resolution terahertz imaging）与高清晰度通信（high-definition communication）领域具有重要应用前景。

作者声明无利益冲突。