中国科大利用超表面实现平面内纳米位移的光学感测

中国科学技术大学教授王沛和副教授鲁拥华设计了一种光学超表面，将二维平面的位移信息映射为双通道偏光干涉的光强变化，实现了平面内任意移动轨迹的大量程、高精度的非接触感测。近日，相关成果在线发表于《科学进展》。

纳米级长度和位移测量是光学精密测量领域的重要基础研究课题，在半导体叠对误差测量、精密对准与跟踪等方面具有关键作用。传统的光学干涉仪虽然可以实现纳米及亚纳米的测量精度，但系统复杂、易受环境干扰。近年来，该课题组基于微纳结构光场调控技术发展出一些位移感测技术，实现了亚纳米的测量精度。但是，这些一维位移测量技术在跟踪面内移动的应用中需要解决装配误差问题。

由此，课题组进一步提出了一种基于超表面光场调控的二维位移精密测量光学新技术。他们设计了一种超表面，不仅可以实现二维的光学衍射，而且能够定制每个衍射级次光场的偏振态，利用不同衍射级次组合的双通道偏光干涉，同时记录二维平面内的任意位移。他们通过相位解算算法从双通道偏光干涉光强中获得高精度、大量程的二维位移信息。该位移测量技术的精度可达0.3纳米、测量量程达到200微米以上。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adk2265

（原载于《中国科学报》 2024-01-25 第3版 综合）