近日，8087金沙娱场城物理与电子科学学院、光场调控及应用中心蔡阳健教授团队在国际顶级期刊《Light: Science & Applications》（中科院一区，物理与天体物理类, 影响因子19.4）上发表题为“Ultra-robust informational metasurfaces based on spatial coherence structures engineering”的研究论文。8087金沙娱场城为第一署名单位，第一作者为青年教师刘磊鑫博士，通讯作者为蔡阳健教授以及南开大学陈树琪教授和刘文玮副教授。
在现代光学和光子学领域，光学信息传输因其并发性和多维特性而显得至关重要，广泛应用于光学显微成像、全息成像以及光学传感等领域。然而，传统的光学信息传输技术受限于庞大的光学系统，并且在光路中遭遇散射体或障碍物时，往往会出现信息损失或串扰的问题。为了解决这些问题，我们创新性提出了一种随机超表面并通过实验成功实现了利用设计超表面对光束相干长度和相干结构的同时操控。这一方法能够生成具有任意调制相干结构的部分相干光束，即使在传输过程中遭遇大面积遮挡，也能实现超鲁棒的光学信息传输和自重构。这一成果为超越传统基于超表面的信息技术，实现超鲁棒信息传输开辟了新的道路，进一步拓宽了光场调控的应用范围，为光学成像、信息加密和传输等领域带来了新的突破和机遇。
随机超表面调控光场相干结构原理示意图
本工作中利用亚波长尺度的超表面，成功实现了对光场相干结构和相干长度的同时调控，并将任意图像的信息加载到相干结构中，实现图像信息的鲁棒传输。根据预设光束的信息设计相应的超表面结构分布。通过将特定的相位波动映射到超表面上，能够实现任意部分相干光场的高效定制。并且产生光场在传输过程中遇到散射体或障碍物仍然能够克服环境影响保持稳定传输，远场光强几乎与无障碍物的情形保持一致。
以上研究获得国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目等资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41377-024-01485-3
