根据超构外表光场调控的二维位移精细丈量技能规划

  与技能课题组王沛教授和鲁拥华副教授在精细位移的光学感测研讨方面取得新进展，规划了一种光学超构外表（metasue），将二维平面的位移映射为双通道偏光干与的光强改变，完结了平面内恣意移动轨道的大量程（百微米量级）、（亚纳米）的非接触感测。研讨成果以“High-precision two-dimensional displacement metrology based on matrix metasurface”为题，于2024年1月10日在线宣布在《Science

  纳米级长度和位移丈量是光学精细丈量范畴的重要根底研讨课题，在半导体叠对差错丈量（overlay metrology）、精细对准与盯梢等方面具有关键效果。传统的光学干与仪虽能完结纳米及亚纳米的丈量精度，但体系杂乱、易受环境搅扰。

  近年来该课题组根据微纳结构光场调控技能发展出了一些位移感测技能，完结了亚纳米的丈量精度（Phys. Rev. Lett., 124, 243901 (2020)；Sci. Adv. 8, eadd1973 (2022)）。可是这些一维位移丈量技能在盯梢面内移动的运用中需求战胜安装差错，约束了丈量的稳定性和可靠性。

  图1（a）根据超构外表二维位移感测的原理图；（b）位移感测体系试验设备示意图；（c）输出功率随超构外表二维位移的改变。

  为此，课题组进一步提出了一种根据超构外表光场调控的二维位移精细丈量的光学新技能。规划了一种超构外表，不仅能轻松完结二维的光学衍射，且可以一起定制每个衍射级次光场的偏振态，运用不一样衍射级次组合的双通道偏光干与，一起记载二维平面内的恣意位移。经过相位解算算法从双通道偏光干与光强中取得高精度、大量程的二维位移信息。试验证明该位移丈量技能的精度可以到达0.3纳米，丈量量程到达200微米以上。

  图2（a）二维位移丈量体系的丈量精度；（b）长间隔间隔的四个字母形状途径的丈量成果；（c）亚微米尺度杂乱图画边际途径的丈量成果。

  该技能可以一起测得二维位移信息，可有用被用于盯梢二维平面内的恣意杂乱运动。课题组相关研讨作业拓宽了光学超构外表的运用范畴，提升了精细位移光学传感技能的可靠性和集成度，展现了超构外表光场调控才能对传统光学技能的赋能效果。

  光电子科学与技能安徽省要点试验室的臧昊峰博士是该论文的榜首作者，鲁拥华副教授和王沛教授是论文的一起通讯作者。该作业得到了科技部、国家自然科学基金委和安徽省的经费支撑。

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