一种增强透射的纳米环形近场光学探针及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强透射的纳米环形近场光学探针及其制备方法，该探针由光纤纤芯、纳米环形结构、金属膜及中心增强透射孔构成，纳米环形结构分布在光纤纤芯平滑端头的二氧化硅与金属膜的界面处，能使激发光转化成等离激元，聚焦到中心增强透射孔中，并且产生纳米尺度及具备高度方向性的增强透射光。同时通过改变和优化环形结构位置与宽度、金属膜材料及厚度，中心增强透射孔尺寸大小等，皆可以实现纳米聚焦的调控和优化。本发明专利技术可用作扫描近场光学显微镜、原子力显微镜和针尖增强拉曼光谱仪的探针，光学探针形成的高方向性纳米尺度增强透射近场光可以用作纳米光刻和亚波长光通信的光源，并且在纳米传感、纳米成像等诸多领域具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种增强透射的纳米环形近场光学探针及其制备方法
本专利技术属于光学和光电
，涉及微纳米光学器件、表面等离激元激发和纳米聚焦，特别是涉及一种高方向性、高空间分辨率和高灵敏度的具备增强透射性能的纳米环形近场光学探针及其制备方法。
技术介绍
由于光的衍射极限，传统光学方法无法使光能聚集到亚波长以下尺度，无法收集精细结构信息，也无法使光有效透过直径为半波长尺度的孔。因此，如何解决上述问题，成了现代光学领域关键的基础科学和技术问题。近年来光子学、等离激元学和纳米光学等方面的发展，使得高效聚焦光能至亚波长以下尺寸以及收集精细结构信息成为可能。利用特殊的纳米金属结构，可以将激发光转化为等离激元，并且耦合成远小于波长尺度的光斑模式，受二次激发产生的纳米近场光源照射，被照射材料表面精细结构信息会由近场隐失波转变成行波，可在远场进行探测。国内外已经提出了多种纳米结构引导产生等离激元，实现超分辨，主要包括纳米金属颗粒膜、纳米金属柱、纳米金属球、纳米金属锥、纳米针尖、纳米金属缺陷和纳米金属间隙等。由于上述结构多数用于散射激发模式，激发光源作为背景光，对近场光刻及近场超分辨成像皆产生巨大的噪声污染；并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强透射的纳米环形近场光学探针，其特征在于，包括：光纤纤芯、纳米环形结构、金属膜及中心增强透射孔；所述光纤纤芯的锥形针尖的顶端为所述光纤纤芯的端面，在所述光纤纤芯的端面上刻蚀有所述纳米环形结构，在所述纳米环形结构上镀有所述金属膜，所述金属膜延续所述纳米环形结构的环形拓扑结构，所述中心增强透射孔在所述纳米环形结构的中心，且贯穿所述金属膜，在所述纳米环形结构的中心刻蚀有圆柱形凹陷。

【技术特征摘要】
1.一种增强透射的纳米环形近场光学探针，其特征在于，包括：光纤纤芯、纳米环形结构、金属膜及中心增强透射孔；所述光纤纤芯的锥形针尖的顶端为所述光纤纤芯的端面，在所述光纤纤芯的端面上刻蚀有所述纳米环形结构，在所述纳米环形结构上镀有所述金属膜，所述金属膜延续所述纳米环形结构的环形拓扑结构，所述中心增强透射孔在所述纳米环形结构的中心，且贯穿所述金属膜，在所述纳米环形结构的中心刻蚀有圆柱形凹陷。2.根据权利要求1所述的光学探针，其特征在于，所述纳米环形结构具有n层，其中，最内层环形结构的内圆半径为R1_in，外圆半径为R1_out，所形成的环形凹槽深度为h1，往外第二层环形结构的内圆半径为R2_in，外圆半径为R2_out，所形成的环形凹槽深度为h2，依次往外第n层内圆半径为Rn_in，外圆半径为Rn_out，所形成的环形凹槽深度为hn，其中，n为正整数。3.根据权利要求2所述的光学探针，其特征在于，在所述纳米环形结构上镀有m层金属膜，且从贴近所述光纤纤芯的端面起各层金属膜的层数分别为1，2，3，...，m，其中，m为正整数。4.根据权利要求2所述的光学探针，其特征在于，所述光纤纤芯的端面直径din为十微米级别，且din＞4×Rn_out。5.根据权利要求3所述的光学探针，其特征在于，所述中心增强透射孔的半径R0满足R0＞2Rs，深度h0满足h0＝t1+t2+...+tm，其中，Rs为所述圆柱形凹陷的半径，t1,t2,...,tm为m层金属膜各膜层对应的膜厚度。6.一种增强透射的纳米环形近场光学探针的制备方法，其特征在于，包括：(1)将光纤纤芯通过加热拉伸法形成锥形针尖，其中，所述锥形针尖的顶端为所述光纤纤芯的端面；(2)在所述光纤纤芯的端面均匀涂抹光刻胶，并且把...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志豪，王海卫，谢长生，李红云，黄涛，邹宇豪，肖瑶，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42