北航柴真团队: 微米级集成+极高性能的超表面复杂偏振态处理

本文针对原子共磁力计在微型化与集成化发展过程中，其核心检测模块依赖笨重体块光学元件的瓶颈问题，提出了一种基于偏振复用超表面的线-圆交叉偏振差分检测新方案。研究目的旨在通过单层微米级厚度的芯片集成，实现线偏振光和圆偏振光的同步分束与独立调控，从而替代传统体积大、装调难的体块光学元件，消除复杂偏振态转换过程，降低系统噪声。结论表明，该团队在熔融石英基底上精确设计相移编码的非晶硅超原子，成功制备了集成偏振保持偏转器和偏振转换偏转器的器件。在795 nm工作波长下，器件透射率超过80%，偏转角度与理论预测偏差低于1.5%。实验测得光旋角检测灵敏度在70 kHz下达到5.9184×10⁻⁶ rad，在实现微米级厚度集成的同时，保持了极高的探测性能，为原子共磁力仪的微型化集成化提供了有效途径。