近期，中科院上海光機所信息光學與光電技術實驗室司徒國海研究員課題組與首都師範大學物理係張岩教授課題組合作提出可重構的太赫茲超表麵實施方案。該技術方案在太赫茲波段實現了任意、快速、精準的波前調製，為可重構超表麵的發展提供了新的思路和實驗驗證。相關成果已發表在7, 1801696(2019)]上。
超表麵是由一係列人工設計的亞波長天線組成的平麵結構。與傳統光學元件相比，擁有超細、超薄並能實現精確、任意波前調製的優點，在光學互連、集成光學、微納光學等方麵具有重要應用。但如何實現其動態可調性仍是目前所麵臨的主要挑戰。
研究團隊使用高強度飛秒激光器，基於光電導效應，將圖案投射到矽片上產生超表麵效應，以調製太赫茲脈衝。太赫茲的輸出隨投影圖案的改變而發生相應的變化，從而實現光控可重構太赫茲超表麵。用光照射半導體矽片時，產生載流子並導致電導率增加。當電導率上升到某個值時，被照射區域可視為金屬或弱金屬化材料。由於金屬結構常用於超表麵，故圖案化的光照半導體可實現類似的功能；當撤去照明光時，載流子迅速複合到初始狀態。
該方案可以實現超表麵的擦除和重寫，並且具有三大優勢：一、結構簡單，隻需一片極薄矽片（10μm）；二、操作簡便，通過控製光照便可實現任意調製轉換；三、調製速度高，每秒可達4000幀。該方案可用於實時成像、光學開關、產生非線性效應的時變材料、信息處理、顯微鏡的逐點掃描、自適應光學等領域。
該項研究成果得到了國家973計劃、國家自然科學等基金的支持。（信息光學與光電技術實驗室供稿）
圖1. 光控超表麵動態全息顯示示意圖
圖2. 太赫茲時域泵浦成像係統
圖3. 太赫茲動態調製成像結果
相關論文信息：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201801696
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