上海微系統(tǒng)所實現(xiàn)片上亞納米量級的超靈敏位移傳感

與非網(wǎng)訊 近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)所信息功能與材料國家重點實驗室硅光子課題組研究員武愛民團隊、深圳大學(xué)教授袁小聰、杜路平團隊及英國倫敦國王學(xué)院教授Anatoly V. Zayats課題組合作，在硅襯底上提出了基于布洛赫表面光場的非對稱傳輸特性實現(xiàn)超靈敏位移測量的方法，并實現(xiàn)了亞納米級的位移傳感。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nanoscale上，并被選為當期封面文章。

光學(xué)手段為精密位移測量提供了非接觸的方案，可實現(xiàn)高靈敏度、高分辨率的位移檢測，在納米尺度位移傳感、半導(dǎo)體技術(shù)及量子技術(shù)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。目前廣泛應(yīng)用的激光干涉法具有非接觸和精度高的特點，然而，其對激光波長的穩(wěn)定性要求高且嚴重依賴光學(xué)器件和光學(xué)路徑，難以滿足光學(xué)系統(tǒng)集成化和輕量化的發(fā)展需求。

布洛赫表面波產(chǎn)生于多層介質(zhì)膜與周圍環(huán)境的界面處，具有低損耗，寬色散域，高定向性和CMOS兼容等優(yōu)勢。該研究基于硅基襯底，利用不對稱狹縫形成納米天線調(diào)控布洛赫表面波，實現(xiàn)了布洛赫表面光場的非對稱傳輸，布洛赫表面波的不對稱光場對納米天線和入射高斯光場的相對位置具有超靈敏的依賴作用，通過對其遠場表征就可以獲得精確到亞納米量級靈敏度的位移傳感。該工作利用納米尺度的狹縫實現(xiàn)了布洛赫表面波的非對稱傳輸，通過連續(xù)改變光與狹縫的相對位置，在實驗上實現(xiàn)了對于位移的精確測量，靈敏度可達0.12 nm?¹，分辨率和量程達到8 nm和300 nm。該研究為納米測量及超分辨顯微提供了新的物理原理，并為超靈敏的位移測量提供了精巧的微型化方案。