超表面具有在亚波长的厚度范围内操纵电磁波的卓越性能, 伴随调谐技术的发展和对器件小型化、集成化的需求, 超表面设计已从单功能结构转向多功能集成, 在不同的激励条件下实现特定功能的切换。从外加电场、热控、机械拉伸、波长与极化控制等较常见的调谐方法出发, 分别介绍多种具有双功能、三功能的可调谐超表面。最后, 对可调谐多功能超表面的进一步研究发展进行了展望。

手征超表面是由具有特定电磁响应的平面手征单元结构构成的超薄超材料，由于其具有自由控制电磁波的奇异能力而引起了极大的关注。通过在超表面设计中加入可调谐材料，可以实现其功能受外部激发控制的可调谐或可重构的超器件，为动态调谐电磁波开辟了新的道路。本文介绍了可调/可重构手征超表面电磁特性的一些理论基础，当线偏振光进入可调谐手征超表面时，会被分解为左旋圆偏振(LCP)波和右旋圆偏振(RCP)波，通过外部环境改变介质的介电常数和磁导率，超表面光器件可以动态地控制各种偏振光特别是圆偏振光的响应特性如折射率、二色性、旋光性、不对称传输等。按照可调谐手征超表面所控制的负折射率、圆二色性和旋光性、不对称传输性质，对其最新的研究进展进行了综述。最后，对可调谐手征超表面这一快速发展领域未来可能的发展方向和存在的挑战提出了自己的看法。

通过将水溶性石墨烯掺入至光引发剂2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和季戊四醇三丙烯酸酯混合而成的光刻胶中, 利用飞秒激光双光子聚合技术制作一系列平面图案及三维立体结构。利用亲水角测试表征混合物的浸润性, 激光透过深度测试表征混合物的穿透性。实验结果证明, 掺杂有水溶性石墨烯的混合液与玻璃仍具有较强结合力和一定激光穿透性。最后利用拉曼成像与扫描电子显微镜表征平面图案及三维结构。证实使用去离子水作为分散液可以将水溶性石墨烯掺杂进微结构中, 并且掺杂有水溶性石墨烯的微结构在机械性能上比纯光刻胶微结构, 结构更稳定且形貌更统一。

通过将罗丹明6G 掺入用光引发剂2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和季戊四醇三丙烯酸酯混合而成的光刻胶中，基于飞秒激光双光子微加工技术制备出高为39 μm，底面边长为20 μm，周期为60 μm的3×3正六棱锥微阵列。用波长为532 nm 的半导体抽运激光照射样品，发现掺有罗丹明6G 的微阵列样品与纯光刻胶制备的微阵列样品相比，在550 nm波长处多出一个明显的发射峰。与罗丹明6G的吸收光谱相比，可知该发射峰为微结构中掺入罗丹明6G 而产生的发射峰。测试了该样品的衍射图案，由衍射光斑间距推算出来的周期与实际值相差2.3%。

利用波长为800 nm, 脉宽130 fs的飞秒激光在镀铝膜的玻璃基片上刻蚀出波带环图案, 然后用溶致相分离法将其制备成聚合物分散液晶菲涅尔波带片.用波长为632 nm的He-Ne激光对聚合物分散液晶菲涅尔波带片进行测试, 结果表明:随着电压的增加该样品具有良好的光电可控性, 可以实现对焦点光强的调控.在沿光轴方向上, 测试到的主焦点位置与理论计算值相差小于5%, 且聚合物分散液晶菲涅尔波带片在160 V电压时衍射效率为10.4%, 接近理论衍射效率12.1%, 表明了该设计的可行性.

采用掩模法制作周期为400 μm的长周期光纤光栅, 在其一端6 cm处镀制Ag反射膜, 制成LPFG-Michelson干涉仪.以NaClO3溶液为例, 逐次添加等量溶质, 研究基于LPFG-Michelson干涉仪快速标定特定温度下溶液饱和点的实验装置及方法.基于相位差原理, 求解纤芯、包层模本征方程, 分析了LPFG-Michelson干涉仪谱线移动随外界环境的变化规律, 参照理论计算曲线, 分析实验测得的损耗谷波长移动量随添加的NaClO3粉末质量的变化曲线, 最小二乘法拟合后, 再计算未饱和及饱和时的拟合曲线的交点, 得出NaClO3水溶液在32℃下的饱和点, 与已知文献测定值相差仅1.5%.

基于尾纤端面镀金属反膜的单根长周期光纤光栅，提出了一种包层部分腐蚀的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪结构，提高了长周期光纤光栅(LPFG)的灵敏度。应用干涉原理，得出了长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪干涉波峰随外界环境折射率的变化关系。并从实验上对腐蚀前的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪和带腐蚀结构的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪的折射率传感灵敏度进行对比。结果表明，包层部分腐蚀的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪反射谱中的干涉峰值对折射率传感的灵敏度得到了显著的提高，对于折射率为1.333 和1.352 的液体，干涉峰值的移动量从0.9 nm 增加到3.4 nm。

设计了一种工作在光波段的新型四重对称的双层手征结构，通过数值模拟得到透射系数和反射系数，反演计算了结构的圆二色性、旋光角、手征参数和折射率。结果表明该结构在谐振波长附近具有很强的旋光性，并且在椭偏度为零时，即透射光变成完全线偏振光时，旋光角达到了55°；在一定波段内可以实现左旋圆偏振光(LCP)和右旋圆偏振光(RCP)的负折射率，且不需要介电常数和磁导率同时为负，更重要的是，实现负折射率的左旋圆偏振光(LCP)具有较宽的频带，不局限于谐振波长附近，在椭偏度为零时，折射率也为负。考虑到具体的实验制作，对加衬底的手征结构进行了数值模拟，结果表明谐振波长向长波长方向产生了偏移，完全线性偏振光的旋光角仍然有40°。

采用聚合物相分离法制备聚合物分散液晶(PDLC)薄膜，通过改变散射角，对散射光强随电压的变化进行了测试。实验结果表明，在角度小于26°时，外加电压为10 V处出现一个散射强度极小值；当角度超过26°时，外加电压为10 V处散射光强最大。在不同的散射角下，散射光强随外加电场的变化趋势有明显差异。散射角在0°~5°角范围内蓝光的光强随外加电压的增加一直增大；在6°~25°范围内，散射光强随外加电压的增大先增大后减小，并且最大波峰时的电压随着角度的增加而减小;当散射角大于26°时，蓝光的光强随着电压的增大而减小。采用单散射理论对实验现象进行了分析和讨论。