光的动态高分辨率波前调制是光子学中一个长期的研究课题。通过纳米级光学元件或超分子，超表面已显示出潜力，可以实现亚波长分辨率的光处理，从而克服传统空间光调制器的局限性。目前，最先进的有源超表面是通过对超原子的相位调制来操作的，它们无法独立控制散射振幅，导致所需波阵面的重建较差。这一基本问题对依赖于亚波长时空复合场调制（包括动态全息、高分辨率成像、光镊和光学信息处理）的应用提出了严重的性能限制。在这里，我们提出了“元分子”策略，其中包含两个独立的亚波长散射体，由贵金属天线耦合到栅极，可调谐石墨烯等离子体纳米谐振器。该分子的双参数控制确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调制成为可能。我们进一步开发了一个普通的图解模型来检查完全复振幅调制的基本要求，提供了直观的设计准则，以最大限度地提高亚表面的可调谐性。为了说明我们设计的可重构性，我们演示了周期排列的超分子中的动态光束控制和全息波前重建。 
 
Figure 1. （a）由一对独立控制的石墨烯等离子体元原子组成大分子的示意图。反射的（b）振幅图和（c）相图。反射的横向磁场分量（H_y/H₀），（d）沿实心蓝线显示出具有恒定幅度（| r | = 0.5）的相位调制，以及（e）沿着红色实线显示出具有恒定相位（ϕ = 0）的完美吸收的幅度调制。在（d）和（e）中，比例尺为4μm。代表性电场（|E|/|E₀|）分布在（f）具有固定振幅和（g）具有固定相位的元分子周围。在（f）和（g）中，比例尺为500nm。
 

Figure 2. 在理想情况下，显示为闭合圆的（a）表面导纳和（b）复振幅。在实际情况下，呈现电弧的（c）表面导纳和（d）复振幅。
 

Figure 3. （a）元原子电路模型的示意图。（b）当螺距随固定金属间隙变化时，用电路模型计算表面导纳。（c）当金属间隙随固定螺距变化时，用电路模型计算表面导纳。
 

Figure 4.光束转向的角度（θ_r）为（a）20.9°，（b）45.5°，（c）72.0°。（d）光束转向的散射参数（|S|）的大小。（e）元分子全息波前计算与重建原理图。（f） 在自由空间，波长（λ₀）为7μm，(x,z)=(0μm,7μm) 处单聚焦的反射磁强度（|H|₂/|H₀|₂）分布。（g）三重聚焦的磁场强度（|H|₂/|H₀|₂）分布。 
 
      相关研究成果于2020年由韩国高等科学技术学院电气工程学院Min Seok Jang课题组，发表在ACS NANO（DOI: 10.1021/acsnano.9b09277）上。原文：Complete Complex Amplitude Modulation with Electronically Tunable Graphene Plasmonic Metamolecules。