近年来，等离子体激元的研究将微纳光子设计带到了前所未有的高度。表面等离子体场的矢量特征使得金属纳米结构可以在非常薄（亚波长）的尺度下进行光场的偏振控制成为可能。许多微小型偏振器件已经通过金属纳米结构研制成功。然而，这些器件大多数功能都相对简单，通常只能完成单一的或非常有限的偏振调控。这大大制约了这类光子器件的信息容量和处理能力。

37000cm威尼斯现代工程与应用科学学院李涛教授和祝世宁院士指导博士生李林，通过精妙的等离激元结构设计，实现了一种高度通用的偏振产生器，它可以将单一偏振输入的光束同时转换成多种（理论上无数种）偏振态以特定的多光束输出。其基本原理是利用了两束互相正交传播的表面等离激元（SPP）波的纵向分量（沿平面）的干涉效应来实现的。面内正交传播SPP纵向场在平面内由于其相位关系，可以在不同位置合成出不同类型面内矢量偏振态。此时，通过合适的位置的衍射单元，就能够获得满足特定偏振态的散射波前，从而实现特定偏振光的波束（见图一）。李林等通过一系列实验，成功地验证了该原理的可行性。作为举例演示，他们精心设计了一种结构样品，成功实现了具有八种偏振态的多聚焦光束（见图二）。其中每个焦点的偏振态都经过验证。该设计提供了一种全新的方法来达到光子偏振态的完全控制，这为光子信息处理技术开拓了新的途径。

图一、（a）偏振重构产生过程的示意图。插图是SPP纵场（平行分量）的偏振状态与入射的RCP光场分布。针对特殊光束的散射单元设计：（b）平面波散射和（c）聚焦光束散射。

图二、（a）八偏振产生器的样品SEM照片。（b）所获得八种偏振状态的聚焦点。（C）该八种偏振态对于庞加莱球上的位置。（d）八种偏振态分析的实验结果（点）与理论预测效果（效果）的对比。（e，f）针对其中u和v线对应偏振态的实验测试结果。

本工作近期发表于Nature子刊Light: Science & Applications 4, e330 (2015)。该刊物目前影响因子为14.6，居86种光学类刊物的第二位（仅次于Nature Photonics）。刊物编辑就此成果还做了题为“Plasmonics: highly versatile polarizer”的summary新闻报道。该项研究得到科技部重大研究计划（量子调控项目），国家自然科学优青项目、面上项目，37000cm威尼斯登峰人才计划，37000cm威尼斯博士生提升计划，以及江苏省优势学科的支持。

（现代工程与应用科学学院 李涛 科学技术处）