“我利用光学天线实现亚纳米位移的光学测量”

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科学技术日报记者吴长锋

据中国科技大学介绍，该校微纳光学技术课题组副教授鲁预华和王德教授在纳米位移光学测量研究方面取得了重要进展，他们利用光学天线和空之间的结构光场相互作用实现了亚纳米位移的测量，研究成果日前在国际知名物理学期刊《物理评论快报》上发表。

光学方法精密测量位移具有精度高、非接触等优点，基于光场相干性进行纵向位移测量可以实现激光雷达、激光测距、微振动测量等，在科学研究和工业生产中有着重要而广泛的影响。 但是，对于与光束方向垂直的横向位移，用传统的激光干涉方法不能进行比较有效的感知。

该课题组一直从事微纳米光子学、表面等离子体光学、光场控制研究。 基于前期工作，科学家设计了耦合光学天线，利用不均匀空之间的结构光和光学天线的相互作用，实现了对金属表面各向同性离子的不对称激励。 在分析光学天线近场耦合与金属表面等离子体激元相互作用规律的基础上，发现表面等离子体激元的不对称分布和作用于光学天线的激发光场分布具有较强的依赖性。 在此基础上，利用泄漏射线成像法测量了表面等离子体激元的不对称性，实现了横向位移的高精度测量。 实验研究表明，横向位移的测量灵敏度和精度可达到亚纳米量水平。

该成果提出的横向纳米位移测量方法有望应用于高分辨率光学成像、半导体加工、精密对准等方面。