近日，物理學院董建文教授團隊提出了調控Fano共振光譜的輻射單向性新自由度，基于雙層錯位超構光柵克服了周期體系內稟的角度-波長鎖定機制。團隊發展了雙層微納光柵制備工藝和輻射單向性的顯微角分辨測量技術，并在實驗上首次展示了具有“空間頻率-光譜頻率”聯合選擇性的高對比度成像。該工作不僅為獨立調控角度和波長這一基礎性難題提供了創新方案，也為AR/VR顯示、光譜成像、相干熱輻射、先進半導體制造等技術應用提供了新思路。相關研究成果于7月8日發表于國際頂尖光學期刊《光·快訊》(eLight)上。
 

　　長期以來，由于周期體系具有內稟的色散特性，共振光譜中角度和波長存在鎖定關系。因此，在人們的傳統認知里，光入射角度改變伴隨光學器件濾波波長改變是普遍的物理規律。這種鎖定關系使得獨立操控角度和波長成為難題，也為光學應用設置了基礎性限制。
 

　　理論上，研究團隊發現光學模式輻射單向性是解決這一基礎性問題的關鍵。他們發現輻射單向性如同一塊神奇的橡皮差，使得我們能夠精準地擦除色散曲線上光的反射痕跡，克服角度和波長的鎖定關系。實驗上，控制超薄間隔層(~ 30 nm)的平整度和精細錯位距離(~ 30 nm)是實驗制備面臨的核心挑戰。針對這一難題，研究團隊經過持續多年的技術迭代，自主發展了“多次刻蝕-間接測量-再沉積”的間隔層厚度控制工藝和雙層精細對準的套刻工藝，成功制備了工作在近紅外波段的高質量雙層錯位超構光柵樣品。
 

　　在此基礎上，研究團隊對輻射單向性進行了光學顯微角分辨測量，并實驗驗證了零角度以及中心波長的聯合光譜選擇性。進一步，他們在國際上率先開發了毫米量級的高精度雙層超構光柵，并成功演示了同時實現空間頻率和光譜頻率選擇性的高對比度成像功能。
 

　　物理學院博士畢業生莊澤鵬、周鑫和2024級博士研究生曾浩龍為共同第一作者，復旦大學周磊教授和中山大學董建文教授為通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金重點項目、首批廣東省自然科學基金卓越青年團隊的大力支持。