研究背景

圆极化电磁波的随意调控在从手性分子操纵到光通信的广大领域都具有非常重要的应用，但是传统的基于自然材料的电磁器件往往功能有限、体积庞大且效率低下。最近的研究表明：Pancharatnam-Berry(PB)相位超表面在调控不同频率范围的圆极化波方面具有出色的能力，因此可以将不同功能集成到单个平面器件构成多功能PB超器件。然而，对于两个不同的自旋，PB相位的符号刚好是相反的，导致对左旋和右旋圆极化波来说器件的功能是锁定和镜像的，这限制了PB相位超表面在多功能电磁器件方面的应用。

内容简介

自旋解耦超表面通过结合旋转方位相关的PB相位和尺寸相关的传播相位来解决自旋锁定的问题。本文中，我们回顾了这种超表面的基本原理和应用，为实现自旋解耦功能提供了一个通用和实用的指南，这对于圆极化波多功能超表面的研究是非常有意义的。最后，我们对这一快速发展的研究领域的未来方向进行了简短的总结和个人展望，以期激发新的研究成果，在未来的应用中有所帮助。

总结

本文简要回顾了自旋解耦PB超表面的发展。我们首先介绍了PB超表面的机理，然后总结了一类基于“拼凑”概念的针对圆极化波的多功能PB超表面。之后，我们展示了一种结合几何相位和传播相位的自旋解耦超表面，并按透射式、反射式、表面波方式分类回顾了这种自旋解耦超表面的研究进展。根据我们的研究经验，在自旋解耦PB超表面方面有很多大有可为的未来研究方向，例如可调自旋解耦PB超表面。到目前为止，大多数多功能超表面只能实现静态功能，因此，制备可调谐的自旋解耦PB超表面，并在较快的切换速度下对圆极化波进行主动可调的操控，是未来发展的一个重要方向。

作者介绍

汤世伟，宁波大学副教授，宁波大学物理系系主任。2013年博士毕业于复旦大学物理系，主持和参与了多项国家自然科学基金项目。主要从事电磁超构表面和微纳米光学的研究工作，研究内容主要包括超构表面对电磁波相位、振幅、偏振、频率等性质的调控研究，超构材料的有效媒质理论和应用研究，超构材料在非线性光学和谐振腔等方面的应用研究。目前已经在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Small, Physical Review B，Optics Express等期刊上发表SCI论文60余篇(ESI高被引论文4篇)，共被引用次数超过2100次，H因子23。