问题：片上光子器件正逐渐成为高速通信、智能感知和集成光学系统的关键基础，但“片上—空间”协同上仍有明显瓶颈。表面波是片上信息传输与调控的重要载体，具有能量强局域和显著场增强等特性，适用于高灵敏传感、光力操控等应用。不过，表面波的水平波矢通常大于自由空间传播波矢，难以直接向外辐射。如何将片上信号高效、可控地输出到自由空间，并继续用于远场成像、显示与交互，成为系统能力扩展中的关键限制。 原因：过去的研究多采用周期光栅为表面波提供额外动量补偿实现解耦，但这种方法容易产生多级衍射，导致辐射方向分散、能量利用率不高，同时对振幅、偏振等参数的精细控制能力有限。随着需求从“能出光”转向“出得准、可编程、可集成”，传统方案可控性、复用性和系统级集成上的不足愈发突出。另外，片上器件向小型化和高密度集成发展，对损耗、热稳定性和工艺容差提出更高要求，也使既有方案的工程实现难度进一步上升。 影响：超构表面为解决上述问题提供了新的思路。通过亚波长尺度设计人工微纳单元，器件可在片上引入连续可控的相位梯度，用于补偿波矢失配，并在满足辐射条件时将表面波以高方向性解耦到自由空间，同时对辐射光场进行“按需编码”。研究表明，基于不同结构与相位机制，可实现对远场振幅、相位、偏振乃至波长通道的协同调控，从而在空间中重构光束，实现会聚与成像，生成结构清晰的三维全息光场。这种从近场表面波到远场自由辐射的“桥接能力”，为片上光子系统与自由空间光学系统的融合提供了新的接口，也为全息显示、光束整形、空间复用通信以及增强现实、虚拟现实等应用提供了更易集成的器件基础。 对策：综述指出，高性能片上超构表面的关键在于可控的相位调制与模式耦合，并在此基础上实现多自由度、多功能的系统集成。目前常见的相位调制路径主要有三类：一是共振相位，依托结构谐振响应，通过调整单元几何参数实现相位覆盖，便于精细控制，但往往受限于带宽较窄、工艺要求较高；二是几何相位，通过旋转各向异性单元引入附加相位，具有宽带优势，在矢量光场与偏振调控上表现突出，但对入射偏振具有选择性；三是迂回相位，基于空间路径差，通过单元在周期内的位移与排布实现相位调制，设计较灵活，但对整体布局与耦合关系的系统优化提出更高要求。在工程应用上，研究正从单一参数调控走向多维复用，例如在同一器件上实现多波长、多偏振、多通道输出，或在保持紧凑尺寸的同时集成多种功能模块，以提升系统性能与适配性。 前景：面向更广泛的应用，片上超构表面仍需在多个方向持续突破：其一，提高辐射效率并降低损耗，结合金属结构的强局域场优势与介质结构的低损耗特性，形成更易制造的实现路径；其二，拓展工作带宽并提升对工艺误差的鲁棒性，推动从实验验证走向规模化制造；其三，与片上光源、探测器、波导及驱动电路协同设计，形成可封装、可测试、可迭代的系统方案；其四，面向显示与交互等终端应用，提升三维全息光场重构的质量与稳定性，并探索标准化接口与产业评估体系。随着集成光子技术和微纳制造能力不断进步，片上超构表面有望在“片上处理—空间输出—场景应用”的链条中承担关键枢纽角色，推动新一代光学系统向更高集成度与更强可编程性演进。
复旦大学周磊团队的这项研究成果，不仅为表面波辐射调控梳理了更系统的理论框架与技术路径，也展示了基础研究走向应用落地的可行方向；片上超构表面器件正成为连接微纳光学与自由空间光学的重要桥梁，在全息显示、沉浸式显示等领域具备广阔应用潜力。随着技术持续成熟，此方向有望在光子芯片、光通信与光子计算等新兴产业中发挥更重要作用，并为我国光子学领域的自主创新提供支撑。