由于飞秒脉冲激光峰值功率较高，可以实现瞬时激发并引起明显的非线性相互作用，常作为泵浦探测和非线性光学实验中的激发源，然而脉冲激光通过光学元件(如透镜或分束棱镜等)会引入色散，使脉冲变宽并明显降低激光峰值功率，因此在脉宽小于100 fs的实验系统中应尽力避免这一效应。通常使用由光栅和棱镜组成的脉冲压缩器来补偿累积的光学相位色散，校正二阶色散，然而这会引入额外的高阶色散，此外还可以通过空间光调制器实现补偿，调制频率可达几千赫兹，通过基于液晶的可编程像素阵列改变入射光的相位或强度。以上方法都需要在至少几厘米的自由空间中对脉冲激光进行整形，因此难以在集成光学设备以及微纳光学领域实现脉冲整形功能。超表面是一种人造的光学薄结构，通过设计亚波长周期结构调控局部光学响应，从而实现对光的调控，已被广泛应用于具有高数值孔径或衍射限制焦点的超透镜，带通滤光片以及波片等光学器件中。
近日，德国帕德博恩大学Thomas Zentgraf教授课题组提出了一种基于光学超表面的紧凑型脉冲激光整形器，脉冲激光进入整形器后在两个银镜间交替反射，并先后与两个超表面发生相互作用，利用超表面等离激元共振效应设计任意相位延迟，从而实现对脉冲激光的色散控制，此外还可以增加器件内部反射次数或减小超表面MS1的光栅周期增加角色散来提高光谱分辨率。得益于该装置光谱相位调控的高自由度，不仅可以通过编码特定相位信息，将入射脉冲激光重塑为更复杂的双脉冲激光序列，还可以补偿由于自身结构引入的二阶色散。最后利用二次谐波-频率分辨光闸法测量脉冲激光的振幅和相位信息，并结合反演算法验证了该整形器在入射激光色散调控上的优异性能。相关工作发表在《Nano Letters》上。
