超颖表面通常是由亚波长尺寸的金属或介质纳米天线阵列构成，能够在亚波长尺度对光场的振幅与相位进行调制，且具有极高的灵活性和设计自由度，因而在近些年来成为了一个前沿热点领域。超颖表面在微纳全息，数据存储，光束整形，偏振控制等领域都具有很大的潜力，故而引起了研究人员的广泛关注。作为一种二维平面结构，超颖表面在光波传播方向上的非对称性较低，通常遵循互易性定理。因此，在单层超颖表面光学系统中，背向传播时的透射率往往是与正向相同的，这严重限制了超颖表面在通信系统和非互易光子器件中的应用。近些年来，为了提高偏振转换效率或实现特定偏振状态下的非对称传输特性，多层的级联超颖表面系统被提出。但这些方法通常仅针对出射光波的强度调制情况，这大大限制了这些多层超颖表面的功能应用。
针对这一问题，黄玲玲、王涌天教授团队和德国Zentgraf教授合作，提出了一种基于多层超颖表面的非互易非对称传输波前调制方法，该方法使用级联的金属L形纳米天线与金属偶联极子天线作为基础结构单元，打破了沿光波传播方向上的空间对称性，能够使光学系统在正向和背向传播时根据不同的正交偏振信道表现出不同的波前调制特性，并在获得非互易非对称传输特性的同时实现0到2π的全范围相位调制。将全息图编码到所述的多层超颖表面中，即能够实现与传播方向相结合的偏振加密全息显示，使全息图的再现像只能在特定的偏振和传输方向对应的加密通道中观察到，提供更高的加密维度。这种基于多层超颖表面的非互易性非对称传输波前调制方法可以在全息显示、信息处理、图像加密和防伪相关的前沿应用中发挥重要作用。
文章链接： Nonreciprocal asymmetric polarization encryption by layered plasmonic metasurfaces, Nano letters (2019). DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01298
