2026年6月26日，光学领域国际知名期刊《Optics Letters》刊发了精密仪器研究中心团队的最新研究成果，题为“Antisymmetric structure detection using orthogonally polarized back-focal-plane imaging for deep-subwavelength targets”。博士生王威为论文第一作者，江浩教授、刘佳敏讲师、刘世元教授为通讯作者。

随着集成电路、超表面等微纳光学器件制造精度不断提高，纳米尺度加工误差已成为影响器件性能的重要因素。其中，层间套刻误差、边缘粗糙度及局部缺陷等都会破坏结构原有的对称性，形成对称性破缺特征，进而影响器件的光学和电学性能。然而，对于深亚波长周期结构，高阶衍射无法有效传播，可获取的信息主要集中于零级反射光，而微弱的反对称散射信号往往被强烈的对称背景信号所淹没，这给在线检测和高精度测量带来了挑战。

针对这一问题，研究团队提出了一种基于正交偏振后焦面（Back Focal Plane，BFP）成像的反对称特征探测方法。如图1所示，该方法在照明端与探测端采用互相正交的线偏振配置，以抑制由对称分量主导的背景散射；随后结合180°旋转差分算法，进一步消除具有中心对称性的背景分量，实现了微弱反对称信号的提取与增强。与传统直接检测方法相比，该方法显著提高了深亚波长结构中反对称信息的可见性，为纳米尺度对称性破缺探测提供了一种新思路。

图1 正交偏振BFP成像光学配置示意图

研究通过纳米级套刻误差的仿真实验对该方法进行了验证。如图2所示，在无套刻误差时，正交通道的BFP强度图呈现完美的中心对称；而引入5nm的套刻误差后，尽管总强度仍由对称背景主导，但出现了微弱的非中心对称调制。应用180°旋转差分后，中心对称背景被显著抑制，剩余图案清晰地对应于由套刻误差诱导的反对称信号。

图2 套刻误差探测仿真结果。(a)双层光栅套刻模型；(b) OV=0时的BFP强度；(c) θ=70°处的方位角强度；(d) OV=5nm时的BFP强度；(e)对应的180°旋转差分图像。

进一步，研究团队定义了基于反对称强度分布的标量度量，通过引入权重函数构建符号化度量，实现了套刻误差的定量提取。如图3所示，在信噪比低至20dB的条件下，该度量与套刻误差之间仍保持良好的线性关系，验证了该方法具有良好的噪声鲁棒性。该研究为深亚波长周期性结构中纳米尺度对称性破缺的高灵敏度探测提供了新的技术途径。

图3 信噪比为30dB和20dB时，符号化度量S_sgn与套刻误差OV的线性关系

论文信息：

W. Wang, H. Chen, C. Dai, J. Yao, Q. Liu, H. Jiang, J. Liu, and S. Liu, "Antisymmetric structure detection using orthogonally polarized back-focal-plane imaging for deep-subwavelength targets," Opt. Lett. 51, 3689-3692 (2026).