我院包燕军教授等在超构表面光学成像研究中取得重要进展，他们提出了一种基于超构表面的成像技术，通过单次曝光就能获取任意光场的强度、相位、偏振信息。该成果以“Single-shot simultaneous intensity, phase, and polarization imaging with metasurface”为题发表在国际综合性期刊 National Science Review 上（论文链接）。
光场作为一种电磁波，其特性由强度、相位、偏振参量表征。这三个参量的精确成像对光学检测、通信、激光加工、生物医学诊断等具有重要意义。传统的光场参量测量主要依赖于复杂的光学系统，需要集成使用偏振片、滤波片、分束器等光学元件，不但增加了系统的复杂度，而且需要多次测量才能获取完整的光场参量分布信息，因而限制了其应用。基于超构表面的成像有助于解决传统光学系统的局限性，但仅能获取部分光场参量信息，且对待测光场参量的分布有特定要求。
针对这一问题，包燕军教授等利用优化算法、通过精确设计超构表面结构参数，实现了入射光场正交偏振分量的可控衍射，产生了均匀参考光场，在图像传感器上生成了七个特定子图像，其中三个干涉图像用于x偏振相位重建，另外四个图像用于强度和偏振信息提取，然后通过梯度下降算法优化设计，将多级衍射效率提升了5倍，将均匀背景光场强度提升了14倍。进一步，基于多个纳米棒结构组成的像素单元、成功验证了其对多种不同输入光场分布参量的重建，为超构表面在光学领域的应用开辟了新途径。
