光的動態高分辨率波前調制是光子學中一個長期的研究課題。通過納米級光學元件或超分子，超表面已顯示出潛力，可以實現亞波長分辨率的光處理，從而克服傳統空間光調制器的局限性。目前，最先進的有源超表面是通過對超原子的相位調制來操作的，它們無法獨立控制散射振幅，導致所需波陣面的重建較差。這一基本問題對依賴于亞波長時空復合場調制（包括動態全息、高分辨率成像、光鑷和光學信息處理）的應用提出了嚴重的性能限制。在這里，我們提出了“元分子”策略，其中包含兩個獨立的亞波長散射體，由貴金屬天線耦合到柵極，可調諧石墨烯等離子體納米諧振器。該分子的雙參數控制確保了光的振幅和相位的完全控制，使2π相移和包括完美吸收的大振幅調制成為可能。我們進一步開發了一個普通的圖解模型來檢查完全復振幅調制的基本要求，提供了直觀的設計準則，以最大限度地提高亞表面的可調諧性。為了說明我們設計的可重構性，我們演示了周期排列的超分子中的動態光束控制和全息波前重建。
Figure 1. （a）由一對獨立控制的石墨烯等離子體元原子組成大分子的示意圖。反射的（b）振幅圖和（c）相圖。反射的橫向磁場分量（H
y/H
0），（d）沿實心藍線顯示出具有恒定幅度（| r | = 0.5）的相位調制，以及（e）沿著紅色實線顯示出具有恒定相位（? = 0）的完美吸收的幅度調制。在（d）和（e）中，比例尺為4μm。代表性電場（|E|/|E
0|）分布在（f）具有固定振幅和（g）具有固定相位的元分子周圍。在（f）和（g）中，比例尺為500nm。
Figure 2. 在理想情況下，顯示為閉合圓的（a）表面導納和（b）復振幅。在實際情況下，呈現電弧的（c）表面導納和（d）復振幅。
Figure 3. （a）元原子電路模型的示意圖。（b）當螺距隨固定金屬間隙變化時，用電路模型計算表面導納。（c）當金屬間隙隨固定螺距變化時，用電路模型計算表面導納。
Figure 4.光束轉向的角度（θ
r）為（a）20.9°，（b）45.5°，（c）72.0°。（d）光束轉向的散射參數（|S|）的大小。（e）元分子全息波前計算與重建原理圖。（f） 在自由空間，波長（λ
0）為7μm，(x,z)=(0μm,7μm) 處單聚焦的反射磁強度（|H|
2/|H
0|
2）分布。（g）三重聚焦的磁場強度（|H|
2/|H
0|
2）分布。
相關研究成果于2020年由韓國高等科學技術學院電氣工程學院Min Seok Jang課題組，發表在ACS NANO（DOI: 10.1021/acsnano.9b09277）上。原文：Complete Complex Amplitude Modulation with Electronically Tunable Graphene Plasmonic Metamolecules。
