左边，圆偏振光被超材料的四分之一玻片反射后转换直线偏振波。右边，从上面观察所制造的纳米结构的FESEM图像显示的纳米棒阵列。（底部比例尺-400nm，顶部比例尺-100nm）

宾夕法尼亚州立大学的一组电气工程师已经设计、制造和测试单层的金属纳米结构，它为操作光提供卓越的功能。这种工程化的表面，由周期排列的强耦合纳米棒谐振器组成，可以改善科学设备的系统，如椭偏仪的光学表征、蛋白质生物传感器的传感或卫星通信。

“我们已经设计并制造可以改变光的偏振态的波片，”电气工程的博士后Jiang Zhi Hao说，他是最近在Scientific Reports解释其发明的第一作者。“偏振是光的最基本性能之一。如果我们把线偏振光转换成圆偏振光，这在光通信和生物传感都很有用。”

在宽视场具有宽极化转换的光学波片备受追捧。从多层堆叠材料（如石英）制备的常规波片，很难实现宽频和广角的转换。薄的波片已被验证，但它们的效率低，平均功率效率低于50％。该队纳米制造波片的偏振光转换率高于92%，广泛领域的倍频程宽带超过40度。

“在本文中，我们用模拟和实验证明了四分之一波片和半波片的超材料，它们是薄的可以在可见光和近红外光操作的人造表面，”Jeremy Bossard说，他是所述团队的一员但不是论文的作者。“它还具有宽视场，这意味着如果从一个宽的角度照射表面，它仍然会得到相同的反射性能。”

作为光学装置的组件，纳米结构的波片为空间应用提供较薄的外形和减小的重量、更宽的视野，从而减少系统中光学元件的数量，并在可见光至近红外波长范围实现宽带功能。这代表了光的超表面设备的最先进水平，并赋予其他类型的超薄元件高效的光学性能，作者说。

波片是由Jiang使用全球优化的方法设计的。它在宾州州立大学纳米加工实验室由博士生Lan Lin制造，其表征由博士生Ding Ma完成。共同作者包括宾州州立大学电气工程系的前博士后学者Seokho Yun， Douglas H. Werner、John L. 和电气工程学院的特聘教授Genevieve H. McCain， Zhiwen Liu教授和特聘教授Theresa Mayer。文章题目是“宽带和宽场视野的等离子超表面功能的波片。”