英文原题：Photonic Spin-Multiplexing Metasurface for Switchable Spiral Phase Contrast Imaging

通讯作者：徐挺，南京大学

作者：Pengcheng Huo, Cheng Zhang, Wenqi Zhu, Mingze Liu, Song Zhang, Si Zhang, Lu Chen, Henri J. Lezec, Amit Agrawal, Yanqing Lu, Ting Xu*

作为光学成像系统中最具代表性的两种工作模式，明场成像和相差成像可以提取物体的不同形态信息，因而发展一种小型化、低成本且能在这两种重要工作模式之间可切换的成像系统对于许多实际应用非常有吸引力，如生物医学成像、表面缺陷检测、人工智能目标识别等。

为此，南京大学徐挺教授（点击查看介绍）课题组提出并证明了一个由傅立叶变换装置以及超构表面空间滤波器组成的成像系统可以执行二维空间差分操作，从而实现各向同性的边缘增强相差成像。如图1所示，该超构表面空间滤波器由一组矩形二氧化钛亚波长纳米结构组成，可在整个可见光范围内提供两个光学自旋依赖且相互独立的相位面。通过设计和嵌入此超构表面空间滤波器于傅立叶变换装置的焦平面上，该系统仅通过改变入射光的自旋态，就可以实现明场成像模式和相差成像模式之间的动态切换。

图1. 全介质超构表面空间滤波器

为了演示成像系统的实际功能，研究团队首先将一个标准的分辨率测试版 (1951USAF) 用作成像目标，并且通过不同波长的超连续激光来照明。对于波长分别为480 nm、530 nm、580 nm、630 nm的左旋入射光，图2第一行显示了分辨率测试版第四组结构的明场图像。这些结果对应于超构表面空间滤波器所施加的常数相位函数