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电子工程学院、集成电路学院任凯利副教授团队在国际光子学领域顶级期刊发表学术论文
发布时间:2026年11月13日 23时50分22秒 责任编辑:陈光灿 审核:张燕花

本网讯(通讯员 任凯利)近日,我校电子工程学院、集成电路学院任凯利副教授团队在国际光子学领域顶级期刊《Photonics Research》上发表重要研究成果。这是我校首次以第一署名单位在该刊刊发成果,任凯利为论文第一作者,团队硕士研究生杜艺为论文第二作者。

该研究与中国科学院西安光机所等多家科研单位合作,提出并验证了一种融合超表面光场调控、双波长干涉解调与智能优化算法的跨尺度精密位移测量方案,有效破解了传统干涉测量精度与测量跨度难以兼顾的核心瓶颈,为超精密光学测量与微纳传感领域带来了创新突破。

论文题为《Cross-scale precision displacement measurement method based on metasurface optical elements》,发表于《Photonics Research》期刊(由美国光学学会Optica和中国激光杂志社联合创办,中科院JCR一区,Top期刊),其2025年影响因子达7.1,位列光学与光子学领域Q1分区。

图1 所制备超表面的测量光场与扫描电镜图

高精度位移测量是纳米科学、超精密制造、半导体检测等领域的核心共性支撑技术。传统涡旋光干涉测量受相位周期缠绕效应制约,无歧义测量量程难以拓展;同时涡旋光生成依赖空间光调制器等体光学器件,系统架构庞大、集成化程度低,长期制约着测量系统的小型化与工程化应用。针对这一技术瓶颈,研究团队创新提出超表面集成化解决方案:设计并制备氮化硅基宽带超表面器件,基于几何相位调控机制,实现多波长涡旋光束的高效、紧凑生成;在此基础上构建双波长共轭涡旋光干涉测量体系,通过不同波长下干涉花瓣的转角差异实现位移信号解调,并融合卷积神经网络去噪与高斯加权优化算法,有效抑制测量噪声,实现干涉转角的高精度提取。

图2 双波长纳米位移测量系统的示意图

实验结果表明,该方案有效突破了单波长干涉固有的周期束缚。采用520nm与532nm双波长组合,系统最大无歧义测量范围较传统单波长方案提升约43倍,实现了从纳米到微米的跨尺度位移测量覆盖;且在全量程范围内保持优异的测量精度,纳米尺度下最小相对误差0.0255%,微米尺度下最小相对误差低至 0.0006%。该超表面集成方案结构紧凑、易于微型化,为大动态范围精密位移检测提供了全新技术路线。

图3 双波长共轭涡旋光干涉纳米位移测量仿真与实验结果

本研究得到国家自然科学基金、陕西省重点研发计划项目、陕西省杰出青年基金等项目资助。

文章链接:

https://www.researching.cn/articles/OJbd2b7d129d5234f2


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