近日，中國科學院微電子研究所集成電路先導工藝研發中心副研究員楊妍與武漢大學教授鄭國興課題組、武漢郵電科學研究院有限公司等合作，在硅基超表面領域取得研究進展，提出了一種助于空間頻率復用的技術，在一個硅基超表面上重疊的空間區域，利用空頻信息不同、同時記錄兩幅完全不同的光學圖像，并可用數字濾波器進行高效的分離。該成果為光信息的傳輸、處理和存儲增添了更多的復用載體，為超表面信息復用開辟了一條全新的途徑，有望在高端防偽、信息安全、光信息編碼、緊湊顯示、光存儲等領域得到重要應用。

圖1 超表面空間頻率復用技術示意圖和測試結果

圖2 基于納米磚結構的硅基超表面電鏡圖

超表面材料是二維分布的亞波長結構陣列，可對光波的相位、振幅和光強進行有效調控。超表面的光學響應通常依賴于色散和偏振，因此，研發利用波長和偏振特性的信息復用系統成為可能。然而，大部分超表面復用技術只在空間域內實現。該研究通過實驗驗證了一種空頻復用的硅基超表面芯片，將兩張完全不同的全息圖片在高、低空間頻率上重疊并記錄在同一個硅基超表面芯片上，這兩幅全息圖片可采用兩個數字高斯濾波器進行分離。實驗還通過超表面納米印驗證了空頻復用技術，對一副由兩張圖片疊加的圖片實現了高保真度的解復用。

這項工作依托于中科院微電子所先導中心8英寸硅光平臺實現了基于Silicon-on-Insulator （SOI）晶圓微納工藝技術的硅基超表面芯片的工藝制備。
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