在尊龙凯时项目（项目编号：61475058、61335002）等资助下，华中科技大学杨振宇课题组与夏金松课题组合作，成功研制出一种基于超表面透镜阵列的光学多参量成像芯片，并与传统CCD相机结合实现了对光束强度、偏振、相位等多维信息的实时成像，为新型、多功能的光学探测提供了一种全新的解决路径。研究成果以“Generalized Hartmann-Shack Array of Dielectric Metalens Sub-arrays for Polarimetric Beam Profiling”（用于光束探测的广义哈特曼-夏克超透镜阵列）为题，于2018年11月2日在Nature Communications（《自然•通讯》）上在线发表，论文链接：http://www.nature.com/articles/s41467-018-07056-6.pdf。

　　振幅、偏振、相位、频率是光波的基本参量，但目前的光探测器只能感知光的强度，而无法直接感知偏振与相位。因此人们大都需要在光探测器前增加一些分立元件。这不仅增加了系统的重量、体积与复杂性，系统集成的难度也随之提高。随着未来高性能、便携式、可穿戴光学设备与系统的发展，人们越来越期望具有小尺寸、低重量和多重功能的偏振态、波前光学探测系统。近年来，亚波长的介质超表面材料越来越受到人们的重视，由于能够对光波的振幅、相位、偏振进行灵活的调控，且损耗小，因此它成为了解决上述挑战的有效途径。

　　课题组构建了一个广义的Hartmann-Shack超表面透镜阵列（图1），该阵列不仅能够测量光束的振幅和相位梯度分布，而且可同时测量空间偏振分布。课题组成功地制备出了基于硅（Silicon）超表面材料的多维光学参量成像芯片，该芯片是由偏振敏感的超表面透镜阵列构成，数值孔径0.32，平均聚焦效率28%，工作波长1550 nm，可以实时完成光束振幅、相位、偏振态的二维测量，且具有良好的测量精度。在该论文中，研究人员详细地阐述了多维光学参量成像芯片的设计思想，并对18种不同偏振态的光进行了测量。同时，为了验证该芯片具备对复杂相位、偏振态分布的探测能力，研究人员对不同矢量光束与涡旋光束也进行了探测（图2）。该研究成果能够实现对光束强度、偏振、相位等多维信息的实时成像，且具有工艺简单、系统集成度高的优点，在光学探测、成像等领域有令人期待的应用前景。

图1. 多维光学参量成像芯片原理示意图

图2. 对不同矢量光束探测的结果