利用级联超构表面同时测量径向角位移和纵向线位移
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摘要: 为了解决现有超构表面位移测量技术无法同时测量多个物理量的问题，本文设计了一种超构表面级联结构，可用于同时测量径向角位移和纵向线位移。首先，根据级联超构表面对圆偏振光的联合相位调制阐述了位移测量的工作原理。接着，以琼斯传输矩阵分析了相位延迟携带的位移信息，推导了角位移与线位移的数学表征。然后，以设计目标作为约束条件优化单元结构参数，构建超构表面的模型。最后，采用时域有限差分法对超构表面结构进行模拟，验证方法可行性并分析器件测量性能。结果表明，在633nm的工作波长下，角位移灵敏度为0.9716，理论分辨率34.27μrad，线位移灵敏度为0.0041，理论分辨率8.12nm。该方法提高了超构表面位移测量技术的测量自由度，并有希望进一步扩展到六维，以此实现对待测目标的完全姿态确定。Abstract: 为了解决现有超构表面位移测量技术无法同时测量多个物理量的问题，本文设计了一种超构表面级联结构，可用于同时测量径向角位移和纵向线位移。首先，根据级联超构表面对圆偏振光的联合相位调制阐述了位移测量的工作原理。接着，以琼斯传输矩阵分析了相位延迟携带的位移信息，推导了角位移与线位移的数学表征。然后，以设计目标作为约束条件优化单元结构参数，构建超构表面的模型。最后，采用时域有限差分法对超构表面结构进行模拟，验证方法可行性并分析器件测量性能。结果表明，在633nm的工作波长下，角位移灵敏度为0.9716，理论分辨率34.27μrad，线位移灵敏度为0.0041，理论分辨率8.12nm。该方法提高了超构表面位移测量技术的测量自由度，并有希望进一步扩展到六维，以此实现对待测目标的完全姿态确定。
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