近日，北理工光电学院王涌天教授团队黄玲玲教授等人和德国帕德博恩大学Thomas Zentgraf教授课题组合作，提出了一种基于双折射介质超颖表面的多通道矢量全息的显示与加密方法。该项研究成果发表在光学领域著名期刊Light: Science & Applications (volume 7, Article numer: 95(2018))上，题目为Multichannel vectorial holographic display and encryption。

　　超颖表面通常是由单层亚波长尺寸的金属或介质纳米天线阵列构成。由于它具有任意调制入射电磁波的相位、振幅和偏振的功能而引起了研究人员广泛的关注。由于超颖表面提供了光场调控的新方法和灵活性，近些年来，研究人员将超颖表面应用于光束整形、非线性光学、涡旋光束的产生、隐身斗篷以及全息等领域。

　　伴随着微纳加工工艺的进步，超颖表面在全息领域展现出了独特的应用前景。相比于基于空间光调制器的传统全息方法，基于超颖表面产生的全息再现像的分辨率和再现质量得到了极大地提高，可以克服传统全息所面临的诸如带宽窄、视场角小、存在多级衍射级次串扰、孪生像等挑战。同时，基于超颖表面的全息方法能够克服自然界材料（如空间光调制器、光刻胶）对偏振不敏感，仅能实现标量全息的限制。

　　近些年来，研究人员提出了许多基于超颖表面的全息偏振复用的方法。然而，在这些方法中仅利用了正交偏振态实现双通道，通过改变入射光束的偏振态，只能实现两个独立的再现像之间的转换，限制了超颖表面全息图信息容量的进一步提高。针对这一问题，王涌天教授团队和德国Zentgraf教授合作，将多幅矢量全息图编码到同一超颖表面。通过对入射光束和出射光束偏振态的选择，利用一种偏振依赖的相位偏移与偏振旋转矩阵，实现十二个不同偏振通道的七种不同偏振图像组合和复用，能够极大地提高全息图的信息容量，并提供了三重的信息加密维度，展示了一种实现高安全性的多通道矢量全息的新方法。这种完全的偏振控制方法可以在动态全息显示、可切换光学器件、数据存储和光学加密/防伪相关的前沿应用中发挥重要作用。同时，此方法也可以适用于涡旋光束的产生或其他类型的偏振/相位调制，以增强信息容量。

　　文章链接：Ruizhe Zhao, Basudeb Sain, Qunshuo Wei, Chengchun Tang, Xiaowei Li, Thomas Weiss, Lingling Huang, Yongtian Wang, Thomas Zentgraf. Multichannel vectorial holographic display and encryption, Light: Science & Applications (2018). DOI: 10.1038/s41377-018-0091-0