01 导读

　　中科院微电子所杨妍副研究员与武汉大学郑国兴教授课题组, 武汉邮电科学研究院有限公司等合作在硅基超表面领域取得重要研究进展。他(她)们提出了一种助于空间频率复用的技术，在一个硅基超表面上重叠的空间区域上，利用空频信息不同、同时记录两幅完全不同的光学图像，并可用数字滤波器进行高效的分离。该方案为超表面信息复用开辟了一条全新的途径，有望在高端防伪、信息安全、紧凑显示、光存储等领域得到重要的应用。相关研究成果以“Spatial FrequencyMultiplexed MetaHolography and Meta-Nanoprinting”为题发表于国际顶尖光学期刊ACS Nano 13(8) 2019. 

　　02 背景与创新研究 

　　超表面材料是二维分布的亚波长结构阵列，可以对光波的相位，振幅和光强进行有效的调控。通常超表面的光学响应是依赖于色散和偏振，因此利用波长和偏振特性的信息复用系统可以被实现。然而大部分的超表面复用技术只在空间域内实现。在本工作中，实验验证了一种空频复用的硅基超表面芯片，将两图完全不同的全息图片在高和低空间频率上重叠并记录在同一个硅基超表面芯片上，这两幅全息图片可采用两个数字高斯滤波器进行分离。此外还通过超表面纳米印验证了空频复用技术，对一副由两张图片叠加的图片实现了高保真度的解复用。这项工作为光信息的传输/处理/存储增添了更多的复用载体，为超表面信息复用开辟了一条全新的途径，有望在高端防伪、信息安全、光信息编码、紧凑显示、光存储等领域得到重要的应用。这项工作依托于中科院微电子所先导中心8英寸硅光平台实现了基于silicon-on-insulator (SOI)晶圆微纳工艺技术的硅基超表面芯片的工艺制备。 

　　图1 超表面空间频率复用技术示意图和测试结果 

　　图2 基于纳米砖结构的硅基超表面电镜图