香港科技大学联合复旦大学和香港大学研究团队开发出一种新型矢量全息技术，该技术利用超薄超表面生成同时编码强度和偏振信息的全息图像。这项进展为全息术在集成光学系统中的应用开辟了新途径。

传统全息系统依赖复杂的光学干涉装置，而计算方法如Gerchberg-Saxton算法虽简化了设计过程，但仅能产生偏振均匀的标量全息图。新型矢量全息技术通过金属-绝缘体-金属结构的元原子设计，实现了对相位和偏振转换的精确控制。超表面器件的厚度仅为工作波长的四分之一，样本尺寸小于200×200μm²，具有优异的集成适应性。

研究团队将GS算法与波分解技术相结合，计算出每个元原子所需的散射特性。通过调整几何参数和旋转角度，利用结构共振和Pancharatnam-Berry相位实现对反射相位和偏振态的调控。在1064纳米近红外波段进行的实验中，研究人员成功制作出包含时钟、花朵和飞鸟等复杂图案的矢量全息图。

实验结果显示，这些全息图像在不同区域呈现相异的偏振状态，当通过旋转偏振器观察时，图案会产生动态变化效果。该特性为光学加密和防伪应用提供了新的可能性。其中一件器件的转换效率达到近68%，超越了以往的矢量全息系统。

这项研究为高效、偏振无关的矢量全息技术建立了多功能平台。超薄设计与片上光子学的兼容性使其在安全数据存储、防伪技术和集成光学系统等领域展现出应用潜力。该方法同样适用于其他波长范围和透射模式，未来采用介电材料有望进一步提升性能表现。

更多信息： Tong Liu 等，基于超薄超表面的高效矢量全息术，《先进光子学》(2025)。期刊信息： 先进光子学