郑州大学倪佩楠教授、单崇新教授团队联合长春理工大学魏志鹏教授团队针对传统日盲紫外自由空间光通信系统因依赖体积庞大且重量可观的折射光学元件,导致其难以实现小型化部署、进而限制其在复杂非视距环境中实用化的核心瓶颈,研究团队提出并设计了一种基于金刚石超表面的新型紧凑型多功能通信平台。
该平台将宽禁带半导体光电探测器与具有优异紫外透明性的金刚石超表面相集成,充分利用超表面对日盲紫外光相位分布与偏振状态进行独立、同步调控的独特能力,构建出基于光的高维度物理态(包含多种偏振通道与相位模式)进行信息编码与传输的高效光通信系统。在具体实现上,该团队借助亚波长结构阵列对入射紫外光实施波前整形与偏振分集,不仅显著提升了探测器的有效光响应度,还成功实现了偏振选择性信号接收以及偏振复用多通道并行通信协议。
实验表明,该系统既克服了传统器件的尺寸瓶颈,又充分发挥了日盲波段低太阳背景辐射与强散射的天然优势,为非视距链路下的安全、低噪通信提供了可行方案。该项工作为研制微型化、轻量化且适应极端环境的日盲紫外 FSO 系统奠定了关键技术基础,并展现了其在军事保密通信、灾害应急组网及无人机编队等现实应用中的广阔前景。研究成果于2026年7月5日以题为“High-Dimensional Solar-Blind Ultraviolet Communication Enabled by Diamond Metasurfaces”发表在《Laser & Photonics Reviews》上。

(a) 展示了复用型金刚石超透镜的SEM图像。插图为样品的SEM图像。(b) 表明该金刚石超透镜能将X偏振光聚焦于(76, 0, 506),同时将Y偏振光聚焦于(–78, 0, 506)。(c) 示意了所提出的偏振复用日盲FSO通信系统,能够独立传输由线偏振光承载的双通道信息。(d) 分别将261 nm X偏振光和Y偏振光编码为“ZZU”和“diamond”。每个通道采用独特的编码图案,可由指定的光电探测器无串扰地解译。