在皮秒级的超快速度下精细高效地控制光的特性是一项具有挑战性的任务，对许多科学应用和技术都至关重要。例如，在自由空间光链路中，可以根据需要操纵光的属性，从而对数字信息进行编码和传输，无需光纤，而且距离很长。

在此背景下，超薄纳米图案材料(超表面)与超短光脉冲相结合，已成为一种有前途的全光学柔性平台。也就是说，第一个强光脉冲会在短时间间隔内瞬时改变系统的光学特性，而第二个弱脉冲在此时间窗口内与结构相互作用，从而在振幅或偏振等方面发生相应改变。这种修改可用于编码用于通信或计算的超快“比特”。

由意大利米兰理工大学物理系 Giuseppe Della Valle 教授领导的国际研究团队提出了一种超表面，该超表面能够极其有效地调制光的偏振，在低功率光激发下可实现显著的振幅(>400%)和相位(>90°)变化。

一篇包含这些结果的新论文已发表在《光：科学与应用》上。来自法国巴黎城大学的科学家已经制造了超表面，而设计、实验和数值模拟则在米兰进行。这项研究是与意大利理工学院、保加利亚索非亚大学和澳大利亚国立大学合作进行的，是 H2020 FET-OPEN 项目 METAFAST 的一部分。

纳米图案材料由数百纳米厚(即不到头发厚度的百分之一)的半导体材料 AlGaAs 线组成，这些线周期性排列以构成准平面。在此平台上，实验在光偏振调制方面表现出卓越的性能。

具体而言，光激发可以暂时改变超表面的二向色特性：这意味着该结构对正交方向上线性偏振的光束以完全不同的方式响应，皮秒变化高达 470%。

此外，对于选定的波长，该策略可以暂时将线性偏振转换为近乎圆形的偏振(双折射调制)，就像在按需光激活的超快四分之一波片中一样。这些过程的卓越效率是通过利用光激发材料的特殊性质，结合通过数值模拟合理设计超表面几何参数来实现的。

这些结果指出了一种有前途的高效全光调制光特性的方法，其中低控制脉冲引起的大对比度对于实际应用至关重要。所提出概念的普遍有效性可以轻松扩展到其他基于半导体的平台和光属性，为电信及其他领域的按需光信号操纵开辟了令人兴奋的途径。

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