一个小小的技巧刚刚打破了光的最古老规则——并永远改变了光学领域

中山大学董建文教授与复旦大学周磊教授联合领导的科研团队在eLight发表的最新研究中发现，光学模式的辐射方向性是突破这一基础性挑战的关键。通过理论分析，他们构建了基于辐射方向性调控谐振光谱的完整相位图，揭示空间反演对称性与光学模式的高度定向辐射是打破角度-波长锁定的核心物理条件。

基于此原理，团队在双层超光栅中引入横向位移自由度。这种设计在保持空间反演对称性的同时打破垂直镜面对称，实现了对辐射方向性的精准角度调控。理论预测显示，谐振反射仅会在垂直入射和中心波长附近发生。他们还提出了在任意角度与波长实现空间-光谱双选择性的普适设计方案。

"辐射方向性如同'神奇的橡皮擦'，能精确擦除沿色散曲线的光谱特征。这种能力实现了角度与波长的独立选择性，突破了本征色散的限制。"研究人员总结道。

"双层超光栅的实验制备面临重大挑战，既要保证超薄间隔层的平整度，又需实现层间纳米级横向位移的精准控制，这对微纳加工技术提出极高要求。"他们补充道。

针对这一难题，团队开发了融合多次刻蚀步骤、间接厚度测量与迭代沉积工艺的新型制备方法，结合高精度层间对准技术，成功制备出近红外波段的高质量双层超光栅。该方法具有优异的间隔层平整度与厚度可调性(~10纳米对准精度)，兼容多种间隔材料，为研究双层光子体系搭建了灵活的实验平台。

利用该平台，实验观测到仅存于单一角度与单一波长的高反射现象。为验证新型反射源自辐射方向性，团队采用角分辨光学显微测量技术表征样品辐射方向性，并结合时域耦合模理论与交叉偏振测量手段，定量解析了谐振模式单向辐射特性。

此外，团队率先制备出毫米级高精度双层超光栅，在0°入射角与1342纳米波长处实现了兼具空间频率与光谱频率选择性的高对比度成像。这为紧凑型光学成像与光计算技术开辟了新路径。

"本研究不仅为突破角度-波长独立调控这一基础难题提供创新解决方案，更为AR/VR显示、光谱成像、相干热辐射及先进半导体制造等技术应用带来新启示。"研究人员展望道。