近日，实验室金刚石光电材料与器件团队与北京工业大学和国家纳米中心合作，在金刚石光学超构表面研制方面取得最新进展，相关结果发表在光学期刊《Laser & Photonics Reviews》，题为“Diamond Based Optical Metasurfaces for Broadband Wavefront Shaping in Harsh Environment”。论文第一作者为杨珣副教授，通讯作者为倪佩楠教授、单崇新教授和北京工业大学解意洋教授，郑州大学物理学院为第一单位。

光学超构表面由厚度小于光波长的人工纳米结构阵列组成，可在亚波长空间尺度内对光场进行精确操纵。在过去十几年内，光学超构表面技术得到了快速发展，并在众多材料体系中得到了验证，但是由于传统材料易受恶劣工作环境的影响，例如抗腐蚀性低、紫外波段透过率低、热稳定性和机械稳定性差等问题，极大限制了光学超构表面元件在极端条件下的应用。金刚石以其优异的材料特性和稳定性而闻名，包括自然界最高的热导率、高抗损伤能力、超高的硬度和极稳定的化学特性。因此，将金刚石材料和超构表面技术相结合，被认为具有极端环境中应用的巨大优势。然而，目前金刚石超构表面元件在恶劣环境中的适用性尚未得到实验验证。

针对这一问题，本工作设计和制备了具有代表性波前操控的金刚石超构表面元件，包括全息超构表面、深紫外超透镜，并在此基础上分别研究了金刚石超构表面在高温、酸碱环境、以及研磨条件下的宽波段工作性能，研究结果证实了金刚石超构表面具备宽波段和极端条件下的应用能力。该工作不仅为实现金刚石纳米光学元件提供了一条新的思路，而且为研制可用于苛刻环境、宽波段复杂波前操控的超构表面元件提供了新的方案。

图1. 金刚石全息超构表面高温和宽波段工作性能

该工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和河南省科技重大项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202400007