光学超表面是一种由亚波长纳米结构阵列组成的人工二维结构，为光场调控及光信息处理提供了一个紧凑而强大的平台。基于超表面的光学全息术具有视场角大、分辨率高等优点，在全息成像/显示、VR/AR、数据存储与加密等领域具有重要应用前景。然而，如何利用超表面实现全彩色全息记录与显示，传统方法面临着结构复杂、单元选取困难等问题，且无法控制目标彩色全息像的偏振结构，更不能实现偏振多路复用，信息容量受到极大限制。

　　近日，西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授团队，在全偏振自由度调控的彩色全息显示与加密方面取得重要研究进展。相关成果以“Full-Color Holographic Display and Encryption with Full-Polarization Degree of Freedom”为题发表于国际顶级学术期刊《Advanced Materials》（DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202103192）。

　　研究团队提出了一种由几何相位单元组成的四原子宏像素超表面，可以将多个波长的振幅与相位信息编码到任意偏振通道中，有效地避免了复杂的结构搜索和制备过程。此外，通过非均匀偏振编码，实现了HSB三维色彩空间全息显示。所提出的超表面器件为轻量3D显示、AR/VR设备提供了一个通用平台。同时，单器件集成的全彩色和全偏振自由度联合调控显著提高了光场信息容量和安全性，在全息数据存储和光通信等面向多路复用的应用中具有巨大的潜力。

全偏振自由度调控彩色全息超表面结构示意图

偏振编码的真彩色全息显示与加密

　　该项工作得到了国家重点研发计划（2017YFA0303800）、国家自然科学基金（11634010、91850118、11774289、12074312、12074313、11804277）、西北工业大学博士论文创新基金（CX202046、CX202047、CX202048）等项目资助。

　　西北工业大学为论文唯一单位，博士生郭旭岳为第一作者，李鹏副教授和赵建林教授为共同通讯作者。

　　赵建林教授、李鹏副教授团队近两年在基于电介质超表面的光场多维度调控及应用方面取得了一系列创新性成果，已在领域顶级期刊Laser & Photonics Reviews [LPR, 14: 1900366 (2020), IF: 13.138]、SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy [Sci. China-Phys. Mech., 64: 214211 (2021), IF: 5.122]、Physical Review Applied [Phys. Rev. Appl., 14: 024035 (2020), IF: 4.985]、Advances in Physics-X [Adv. Phys.-X, 6: 1843535 (2021), IF: 6.917]、APL Photonics [APL Photon. 6: 086106 (2021), IF:5.672]发表了系列研究成果。