在我们的研究工作中，与直觉相悖的是，我们利用单层各向异性超构表面成功实现了偏振无依赖的色散复振幅调制。通过充分利用平面内参数空间中的自由度，我们能够在不增加超构表面制造复杂性的前提下实现以往难以达成的偏振无依赖功能。如图1所示，文中对比了基于各向同性和各向异性结构实现偏振无依赖的色散复振幅调控所对应的参数自由度。
图1. 各向同性和各向异性结构实现偏振无依赖色散复振幅调控对比图。
作为概念的验证，我们从理论上和实验上展示了偏振无依赖的彩色纳米打印、彩色纳米打印与彩色全息的集成以及任意功率比的消色差多端口分束器。其机理依赖于对组合超构单元的叠加色散琼斯矩阵进行优化，在一对正交极化基下展现出一致的行为特性，如图2所示。特别地，为了确保实现真正的偏振无依赖特性，我们在优化过程中同时考虑了色散琼斯矩阵中的交叉偏振和共偏振分量。
图2. 各向异性结构实现偏振无依赖色散复振幅调控设计原理图。
基于上述原理，研究团队开发了一种全新的偏振无依赖彩色纳米打印策略，它完全不同于依赖于光谱特性优化的共振结构色。并在理论和实验上展示了具有4个和7个颜色的偏振无依赖彩色纳米打印器件（如图3所示），对应的实验结果与数值仿真结果都能很好地展现对应的颜色。
图3. 偏振无依赖结构色纳米打印功能展示。
在此基础上，我们开发了修正的GS相位迭代算法，实现了色散近场振幅和远场全息相位的协同调控。并以文中设计的各向异性的单层超构表面为物理载体，设计和展示了偏振无依赖的彩色纳米打印与彩色全息的集成器件（如图4所示）。该器件的实现得益于对超构表面平面内结构参数自由度的充分利用，从而实现了以往单层结构难以实现的先进功能。
通过充分利用单层各向异性超构表面参数空间中的自由度，我们成功实现了偏振无关的色散复振幅操纵，超越了传统各向同性超构表面的能力。为了实现这一违反直觉的调制功能，我们对多原子超构单元的叠加色散琼斯矩阵进行了优化，使其在一对正交极化基下表现出一致的行为。作为概念验证，我们通过数值模拟和实验展示了偏振无依赖的彩色印刷，其实现过程与依赖光谱特性优化的传统结构色方法截然不同。此外，我们还展示了近场彩色印刷与远场彩色全息的集成，以及具有任意功率比的消色差多端口分束器。我们提出的方法具有通用性，可以扩展到设计其他偏振无依赖的超构表面器件，在光学显示与成像、信息传输和增强现实等领域具有广泛的应用前景。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202401398
