布洛赫表面波产生于多层介质膜与周围环境的界面处,具有低损耗,宽色散域,高定向性和CMOS兼容等优势。该研究基于硅基衬底,利用不对称狭缝形成纳米天线调控布洛赫表面波,实现了布洛赫表面光场的非对称传输,布洛赫表面波的不对称光场对纳米天线和入射高斯光场的相对位置具有超灵敏的依赖作用,通过对其远场表征就可以获得精确到亚纳米量级灵敏度的位移传感。该工作利用纳米尺度的狭缝实现了布洛赫表面波的非对称传输,通过连续改变光与狭缝的相对位置,在实验上实现了对于位移的精确测量,灵敏度可达0.12 nm-1,分辨率和量程达到8 nm和300 nm。这些研究为纳米测量及超分辨显微提供了新的物理原理,也为超灵敏的位移测量提供了精巧的微型化方案。
图1: Nanoscale期刊封面图
图2: 结构示意图和测量结果
论文第一作者为上海微系统所副研究员王茹雪博士,共同第一作者为深圳大学博士后雷欣瑞,这也是王茹雪博士在利用介质的布洛赫波原理开展硅光传感研究的系列工作之一。本文通讯作者为上海微系统所武爱民研究员和深圳大学杜路平教授。该研究得到了国家自然科学基金青年基金(61905269, 61875174, 62005305),中科院青年青促会(2021232)等项目的支持。
论文链接:Directional imbalance of Bloch surface waves for ultrasensitive displacement metrology - Nanoscale (RSC Publishing)
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