激子極化激元是由光子和激子相干雜化形成的半光半物質的準粒子，它兼具光子的長程相干傳播能力與激子的強場局域特性，為高密度集成光子器件的發展開辟了新路徑。當前激子極化激元體系仍缺乏像素級的相位調控自由度，這極大地限制了對其波前的精準操控。
近日，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所將二硫化鎢（WS2）薄膜進行圖形化處理，構建了相位梯度超構表面。團隊進一步引入幾何相位原理，通過精確控制每個納米橢圓盤的面內取向角，實現了出射信號全相位連續覆蓋。憑借這一像素級的波前調控能力，實驗清晰觀測到極化激元透射信號的異常折射與聚焦現象。
該研究將激子極化激元的強場束縛與超表面的靈活波前調控有機融合。極化激元增強了超原子的光場局域與偏振轉換效率，并有效抑制了單元間串擾；而相位梯度超表面則為極化激元提供了精準的線性和非線性波前調控手段。研究為未來開發結構緊湊、功能多樣的激子極化激元器件開辟了新的技術路徑。
相關研究成果發表在《納米快報》（Nano Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃等的支持。