准晶体超构表面（Quasicrystal metasurfaces）是一种二维人工光学材料，其亚波长超构原子以准周期平铺方式排列，由于其新颖的光学特性而受到广泛关注。据麦姆斯咨询报道，在最近的一项研究工作中，通过实验证明了一种双功能准晶体超构表面，可用于同时生成衍射图案和全息图像。所提出的方法扩展了多功能准晶体超构表面的操控维度，有望在显微镜、光学信息处理、光学加密等方面发挥重要应用。
全息术（Holography）是Denis Gabor于1948年首次提出的一项技术，用于提高电子显微镜的分辨率。后来，光学全息术在许多领域得到了广泛的研究，包括显微镜、三维显示、经典和量子光学信息处理。与传统的光学全息器件（例如空间光调制器和多层衍射光学元件）相比，由空间变化的超构原子组成的超构表面代表了一种操纵光场自由度的新型平台。
由于超构原子的特征尺寸和相阶易于设计，超构表面通常具有比同类更高的光学衍射效率。随着超构原子设计原理的快速发展，超构表面光学全息图的效率、多路复用通道和工作带宽在过去几年中得到了很大的提升。此外，利用非线性几何相位的概念，研究人员通过使用非线性等离子体超构表面展示了二次谐波频率的矢量全息图像。
受准晶体概念的启发，研究人员提出了各种光子准晶体来控制光传输、激光作用和谐波产生的特性。通常，光子准晶体的光学特性主要由长程有序性决定，没有平移周期性。另一方面，光的相位、偏振和振幅可以通过使用等离子体或介电超构原子进行局部操控。因此，可以利用光子准晶体和超构表面的优势开发更多的光学功能。
在最近发表在eLight期刊上的一项研究论文“Quasicrystal metasurface for dual functionality of holography and diffraction generation”中，Xu等人提出并展示了一种彭罗斯型（Penrose type）准晶体超构表面，它可用于同时重建全息图像和投射远场衍射图案，如下图所示。
用于光学全息和衍射的准晶体超构表面示意图。准晶体超构表面由基于彭罗斯型平铺方案排列的硅超构原子组成。在法向入射光的照射下，可以观察到预定距离处的全息图像和远场衍射图案。
该论文所提出的准晶体超构表面由硅超构原子组成，这些硅超构原子是使用电子束光刻和电感耦合等离子体蚀刻技术在玻璃衬底上制造而成的。该论文作者利用自主研发的全息算法，合理设计几何相位和传播相位型超构原子的分布，实现了光学全息和衍射的双重功能。原则上，可以在准晶体超构表面的设计中引入不同的平铺方案和光学特性。该策略有望在光信息加密、光学显示、光学计算等领域发挥重要作用。
