本发明公开了一种基于表面波定向性检测亚波长介质纳米线形貌的检测装置，包括：光源、偏振调制器件、亚波长介质纳米线、介质基底、油镜物镜、偏振分离器件以及后焦面探测器；经过偏振调制器件调制的入射光与亚波长介质纳米线相互作用后能在介质基底激发定向传输的表面波，如玻璃表面的衰逝场和多层介质膜基底表面的布洛赫表面波。表面波具有以横向波矢大于k0在表面传播的同时向基底泄露的特点，在基片下用高数值孔径油镜物镜能收集到信号并在后焦面成像。偏振分离器件能更有效地将需要的偏振信号分离出来，减小背景噪声的同时提取散射信号。本发明具有与光源功率稳定性无关、分辨率高、能够多维信息提取和无损测量的优点。