北工大/东南大学《Laser & Photonics Reviews》：从平面到曲面，Janus超表面的透明化与共形化双重革新

解决的问题：现代通信系统对多功能集成超表面需求迫切，传统Janus超表面局限于平面结构且光学透明性不足，无法在弯曲表面实现双向独立电磁调控。如何突破平面限制，设计兼具光学透明性与共形能力的Janus超表面，实现任意曲面下的非对称传输与多维光场操控，是当前超材料领域的关键挑战。

提出的方法：提出一种基于氧化铟锡 - 聚对苯二甲酸乙二醇酯（ITO-PET）薄膜的三明治结构Janus超表面，通过激光加工实现单元结构的振幅 - 相位联合调制。利用ITO的柔性与透明特性，结合共形设计，使超表面在平面及弯曲状态下均能对不同入射方向的电磁波产生独立响应，实现定向全息成像、多焦点汇聚和多波束偏转等功能。

实现的效果：实验验证了平面及圆柱形共形Janus超表面性能：平面下实现双向全息成像（“SEU” 和 “BJUT”），共形状态可生成双焦点、双波束，光学透过率38.5%。弯曲角度10°–50°时，相位和振幅变化小，显示强鲁棒性。

创新点：将Janus超表面的非对称传输特性与共形设计结合，通过三层ITO-PET堆叠结构实现振幅与相位的独立调控。突破传统平面限制，首次在弯曲表面实现双向多功能电磁调控，同时保持光学透明性，为可穿戴设备、曲面光学系统等提供了新范式，拓展了超表面在复杂场景中的应用边界。

研究成果以题为 “Transparent and Conformal Directional Janus Metasurface with Joint Amplitude and Phase Modulations” 发表于《Laser & Photonics Reviews》上。北京工业大学Lei Bao为论文第一作者，北京工业大学Lei Bao、Yi-Yang Xie和东南大学Rui Yuan Wu为论文共同通讯作者。

摘要：为满足现代通信系统的日益增长的需求，集成多功能超表面的设计已成为研究的重点。Janus 超表面通过对不同入射方向的电磁波提供独立的相位响应，实现空间中的多功能集成，支持定向复用。本文提出一类新型光学透明 Janus 超表面，能够通过精确的振幅 - 相位联合调制实现非对称传输。所提出的 Janus 超表面在平面状态下支持定向全息成像，在共形状态下支持多焦点汇聚和多波束偏转等高级非对称电磁功能。实验中，制备的样品与设计目标高度吻合，保持约 38.5% 的光学透明性。具有独特透明性和非对称传输控制能力的共形 Janus 超表面，在特定环境中具有广泛且有价值的应用潜力。

结论：本文提出了一种光学透明的共形 Janus 超表面方案，该方案可对入射波的传播方向进行复用，即使在弯曲表面，也能通过振幅 - 相位联合调制实现对两侧电磁波的有效调制。为验证该方案的有效性，我们进行了仿真并制备了多种样品超表面，包括平面全息 Janus 超表面、不同形状的共形超表面和圆柱形共形 Janus 超表面。实验结果与仿真结果一致，表明所设计的 Janus 超表面可以通过方向复用实现具有不同预定义参数的电磁功能。本研究为超表面的多功能集成及其应用场景的扩展奠定了坚实基础。

图1：透明共形 Janus 超表面的概念图。

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文章信息：

L. Bao, L. L. Zhu, X. Y. Guo, L. W. Wu, H. Zhang, P. Chang, Y.-Y. Xie, R. Y. Wu, T. J. Cui, Transparent and Conformal Directional Janus Metasurface with Joint Amplitude and Phase Modulations. Laser Photonics Rev 2025, 2500340.

https://doi.org/10.1002/lpor.202500340