超表面能够在亚波长尺度上独立调控光场的振幅、相位和偏振,为全息技术从传统标量调控迈向矢量调控提供了重要平台。具有完全可定制波前和偏振分布的先进矢量全息已发展成为先进显示和光学加密的重要技术平台。然而,现有超表面矢量全息的工作波段主要集中在可见光或近红外区域;在紫外尤其是深紫外波段,常用介质材料受限于短波吸收强、器件效率低和环境稳定性不足等问题,难以实现高质量、宽波段的矢量全息调控。
针对这一瓶颈,郑州大学单崇新、倪佩楠教授团队联合北京工业大学解意洋教授团队提出并验证了基于金刚石超表面的宽带矢量全息方案。研究利用金刚石5.43 eV宽带隙、深紫外高透过率、高激光损伤阈值以及优异化学与环境稳定性等材料优势,将像素化子区域设计、相位工程超表面波片和偏振复用策略引入金刚石纳米结构平台,实现了覆盖可见光至深紫外波段的矢量全息成像。
论文给出的关键结果包括:作者首先设计并制备了尺寸为300× 300 μm⟡的金刚石宽带矢量超全息器件,通过子区域像素化方法将x偏振、y偏振、左旋圆偏振和右旋圆偏振等多种偏振状态编码进“ZZU”和金刚石图案中,并在261、325、460、532和633 nm多个波长下实验验证了其从深紫外到可见光的连续宽带工作能力;进一步,作者在261 nm深紫外波段构建了六瓣花形矢量全息图,将六种不同偏振状态分别写入不同花瓣,实现了多偏振态深紫外全息显示;此外,研究还展示了偏振复用深紫外全息,在x偏振通道显示“META”,在y偏振通道显示“Diamond”,证明金刚石超表面可在深紫外波段实现独立偏振通道的信息编码与读取。该成果为高密度光学存储、安全通信、紫外信息加密和耐极端环境显示系统提供了新的超紧凑光学平台。该成果以 Broadband Vectorial Holography from the Visible to the Deep Ultraviolet Region Using Diamond Metasurfaces 为题,于2026年4月23日发表于《ACS Nano》。
