光学超表面（Metasurface）结构通过设计纳米结构天线的平面阵列，能够引起光波相位或偏振方向的变化，从而实现了控制光波的新范式。直观来说，途经超表面传播的光子的动量、角动量或自旋状态是可以被人为“处理”的；这有时会“违反”Snell定律，但是基于此设计已经实现了全新的平面光学元器件，包括光束弯曲、平面透镜、全息、波片，以及具有手征和双向各向异性的光学响应器件。最近，来自美国普渡大学的Alexander V. Kildishev教授课题组制备了一种远低于亚波长厚度的人造薄膜，向我们展示了它们在降低集成光学系统的整体尺寸方面所具备的无与伦比的能力。研究人员提出了一种在光学腔内嵌入超表面的方法，用以大幅缩小光学器件的厚度。通过对Fabry-Pérot干涉测量原理的修饰，该方法被证明是可以将基于超表面的纳米腔的厚度减小到λ/(2n)这一传统理论最小值以下。此外，具有嵌入式超表面的纳米腔可以在多个波段支持独立可调谐的光学共振模式；作为概念性验证，研究人员使用100纳米大小的超表面纳米腔，通过实验验证其极高空间分辨率的滤光和光谱成像。这里所提出的方法可以进一步推广到紧凑型集成光学系统芯片，如VCSEL、高分辨率空间光调制器、成像光谱系统和生物传感器等。相关研究成果发表在近期的《Nature Communications》上。

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