中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授王沛和副教授魯擁華設(shè)計(jì)了一種光學(xué)超表面，將二維平面的位移信息映射為雙通道偏光干涉的光強(qiáng)變化，實(shí)現(xiàn)了平面內(nèi)任意移動(dòng)軌跡的大量程、高精度的非接觸感測(cè)。近日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

納米級(jí)長度和位移測(cè)量是光學(xué)精密測(cè)量領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)研究課題，在半導(dǎo)體疊對(duì)誤差測(cè)量、精密對(duì)準(zhǔn)與跟蹤等方面具有關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的光學(xué)干涉儀雖然可以實(shí)現(xiàn)納米及亞納米的測(cè)量精度，但系統(tǒng)復(fù)雜、易受環(huán)境干擾。近年來，該課題組基于微納結(jié)構(gòu)光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)發(fā)展出一些位移感測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了亞納米的測(cè)量精度。但是，這些一維位移測(cè)量技術(shù)在跟蹤面內(nèi)移動(dòng)的應(yīng)用中需要解決裝配誤差問題。

由此，課題組進(jìn)一步提出了一種基于超表面光場(chǎng)調(diào)控的二維位移精密測(cè)量光學(xué)新技術(shù)。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種超表面，不僅可以實(shí)現(xiàn)二維的光學(xué)衍射，而且能夠定制每個(gè)衍射級(jí)次光場(chǎng)的偏振態(tài)，利用不同衍射級(jí)次組合的雙通道偏光干涉，同時(shí)記錄二維平面內(nèi)的任意位移。他們通過相位解算算法從雙通道偏光干涉光強(qiáng)中獲得高精度、大量程的二維位移信息。該位移測(cè)量技術(shù)的精度可達(dá)0.3納米、測(cè)量量程達(dá)到200微米以上。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adk2265

（原載于《中國科學(xué)報(bào)》?2024-01-25?第3版?綜合）