导语
在光学领域，超表面擅长对波前进行局部、空间变化的灵活调控，而光子晶体则以其非局域共振（如连续域束缚态）著称。这两者长期被视为"水火不容"------一个要"变"，一个求"稳"。近日，来自中国和新加坡的研究团队提出了一种局域-非局域协同的多功能光子晶体，成功将二者融合于同一平面器件，为平板光学开辟了新维度(https://doi.org/10.1038/s41377-026-02308-3)。
核心内容
研究团队提出并实验验证了一种局域-非局域协同的多功能光子晶体。其核心创新在于：
1.在光子晶体柱内部嵌入可调的"元凹槽"
通过在TiO₂纳米柱中引入宽度可调的矩形凹槽，实现了对局部相位的精细调控。
2.利用拓扑奇点实现2π相位覆盖
通过绕过一个"谱零点"奇点，仅改变凹槽宽度即可实现从0到2π的完整相位调控，无需依赖几何旋转或传播路径。
3.几乎不干扰非局域BIC共振
BIC模式的场分布在中部凹槽处恰好处于最小值，因此凹槽的引入几乎不影响其超高Q值和非局域共振特性。
4.实验验证
研究团队通过电子束光刻成功制备了800×800单元阵列样品，并在550nm波长附近演示了可切换的全息图像（如Genus1和Genus2图案），同时在500nm和600nm处观察到拓扑相的消失，验证了其色散特性。
5.鲁棒性优异
无论是凹槽还是柱体的旋转、尺寸偏差，均不影响局域2π相位调控能力与非局域BIC的保持，极大降低了制造难度。
研究意义
1.首次实现"局部+非局域"在同一平面器件中的协同工作
打破了长期以来超表面与光子晶体"二选一"的设计困境。
2.提供了一种新的相位调控机制
通过光谱奇点拓扑环绕实现相位调制，不依赖旋转对称性，对制备误差容忍度高。
3.器件结构简单、兼容标准微纳加工
只需一次电子束曝光即可同时制备凹槽与光子晶体，无需复杂三维堆叠。
4.为多功能光子器件打开新路径
高阶拓扑物理
模拟光计算（BIC作为算子，局部相位作为编码输入）
高维结构光（涡旋光束、偏振态调控）
成像与显示
图1：局域-非局域协同光子晶体实现波前整形与BIC融合的概念示意图
图2：局域与非局域鲁棒控制的模拟结果
图3：多功能光子晶体的一次性制备
图4：多功能光子晶体中局域与非局域控制的实验表征
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