图一、宽带太赫兹光的高效率偏振旋转。

图二、利用宽带太赫兹偏振旋转器实现太赫兹成像。

南京大学物理学院王牧教授和彭茹雯教授研究组与美国Argonne National Laboratory黄先荣博士合作，成功地实现了太赫兹偏振光的自由旋转操控，他们的题为“Freely Tunable Broadband Polarization Rotator for Terahertz Waves”的论文最近在线发表于《Advanced Materials》（DOI: 10.1002/adma.201404981）上。

近年来，太赫兹波及其相关技术很受人们重视，覆盖1011-1013赫兹的电磁波频率范围，在信息、生物和医学、国防安全等领域有广泛应用。但是商业化的太赫兹光源通常产生的是沿着特定偏振方向的线偏振光，实现太赫兹波段偏振光的自由旋转是实际应用中的迫切需求。传统上，人们利用液晶或双折射晶体来调控光的偏振方向，但是这样的方法仅局限于很窄的波段；2013年美国Los Alamos National Laboratory等研究人员提出并实验证实超构材料可以旋转宽带太赫兹波的偏振（特定方向），但是人们依然无法自由地旋转宽带太赫兹波段的偏振。

最近，南京大学物理学院王牧教授和彭茹雯教授研究组与美国Argonne National Laboratory黄先荣博士合作，创新性地设计和制备出三层金属结构，首次证实该人工亚波长微结构能够将太赫兹波的偏振自由地旋转到任意方向，并且偏振转换效率在很宽的频段保持90%以上。这种近完美的太赫兹偏振旋转操控被太赫兹透射谱的测量以及太赫兹成像直接证实（参见图一和图二）。同时，该研究组还揭示出此物理效应来源于人工微结构中的多波干涉。该工作首次实现了对太赫兹偏振光的自由旋转操控，在信息处理、材料分析、太赫兹成像等方面可望有重要的应用，正如《Advanced Materials》的评审人所说，该研究工作是"原创的、有趣的, 并且可能用于真实世界的应用"（"This is original, interesting, and may be used for real-world applications"）。

此项工作的实验部分主要由范仁浩博士完成，理论部分主要由博士生周昱完成, 他们是该论文的第一和第二作者。彭茹雯教授、黄先荣博士和王牧教授是该论文通讯作者。该项研究受到国家自然科学基金委以及科技部的重点资助。