一种侧面型微纳光纤光热探针制造技术

本发明专利技术提供了一种侧面型微纳光纤光热探针，该光热探针包括纤芯和贵金属线，纤芯的端面为斜面，贵金属线固定在纤芯的侧面上，贵金属线伸出纤芯的侧面，形成探头。使用时，纤芯中的光耦合到贵金属线上，并且传播到探头，探头激发待测样品发热，热通过探头收集，并且传递给贵金属线。通过探测贵金属线的温度，实现待测样品局域和微区光热特性探测。此外，本发明专利技术中，贵金属线的形貌和尺寸容易改变，方便调节贵金属线的形状以耦合更多的光到贵金属线上，具有灵活方便的优点，在微纳光热探测领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种侧面型微纳光纤光热探针
本专利技术涉及光热探测领域，具体涉及一种侧面型微纳光纤光热探针。
技术介绍
近年来发展起来的近场光学为研究材料的局域光学特性提供了新手段。在近场光学探针的激发或收集下，实现了介观尺度上的光场高分辨激发与收集，为微纳光学器件设计和材料微区光学特性表征的提供了重要手段。光热效应实现了新型光能转换途径，提供了新型太阳能利用的方式。研究新型光热材料的局域、微区光热特征对于理解材料整体光热效应、提高光热材料的光热性能至关重要。可是，目前尚无能够同时针对待测材料或器件实现光激发和热收集的光热探针。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种侧面型微纳光纤光热探针，该光热探针包括纤芯和贵金属线；纤芯的端面为斜面，贵金属线固定于纤芯的侧面，贵金属线为直线，贵金属线与斜面的最底部连接，贵金属线伸出纤芯的侧面，形成探头；使用时，纤芯中的光耦合到贵金属线上，并且传播到探头，探头激发待测样品发热，热通过探头收集，并传递给贵金属线。更进一步地，斜面的法线与纤芯的轴线之间的夹角大于45度。更进一步地，纤芯的直径小于2微米。更进一步地，贵金属线的厚度小于200纳米。更进一步地，贵金属线的宽度小于500纳米。更进一步地，探头的头部为锥形。更进一步地，探头的头部尺寸小于100纳米。更进一步地，贵金属线的材料为金。更进一步地，在贵金属线的外侧设置有覆盖层。更进一步地，覆盖层的材料为气凝胶。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种侧面型微纳光纤光热探针，该光热探针包括纤芯和贵金属线，纤芯的端面为斜面，贵金属线固定在纤芯的侧面上，贵金属线伸出纤芯的侧面，形成探头。使用时，纤芯中的光耦合到贵金属线上，并且传播到探头，探头激发待测样品发热，热通过探头收集，并且传递给贵金属线。通过探测贵金属线的温度，实现待测样品局域和微区光热特性探测。此外，本专利技术中，贵金属线的形貌和尺寸容易改变，方便调节贵金属线的形状以耦合更多的光到贵金属线上，具有灵活方便的优点，在微纳光热探测领域具有良好的应用前景。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是侧面型微纳光纤光热探针的示意图。图2是又一种侧面型微纳光纤光热探针的示意图。图3是再一种侧面型微纳光纤光热探针的示意图。图中：1、纤芯；2、斜面；3、贵金属线；4、探头；5、覆盖层。具体实施方式为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。实施例1本专利技术提供了一种侧面型微纳光纤光热探针。如图1所示，该侧面型微纳光纤光热探针包括纤芯1和贵金属线3。纤芯1可以为单模光纤的纤芯，也可以为多模光纤的纤芯。纤芯1的端面为斜面2。贵金属线3固定于纤芯1的侧面。贵金属线3为直线。贵金属线3与斜面2的最底部连接。在图1中，对于斜面2，与纤芯1的连接处为斜面1的顶部，远离纤芯1处为斜面2的底部；也就是说在图1中，斜面2的左侧为斜面2的顶部；斜面2的右侧为斜面2的底部。贵金属线3伸出纤芯1的侧面，形成探头4；也就是说贵金属线2伸出斜面2，贵金属线3伸出斜面2部分形成探头4。使用时，光纤连接在悬臂梁上，光从光源进入光纤中的纤芯1。纤芯1中的光耦合到贵金属线3上，形成沿沿贵金属线3与纤芯1界面传播的表面等离极化激元。该表面等离极化激元传播到探头4。探头4接触待测样品，探头4上的表面等离极化激元激发待测样品发热，热再传递回探头4，通过探头4收集，并且传递给贵金属线3。通过探测贵金属线3的温度，推断待测样品的温度，实现待测样品局域和微区光热特性探测。本专利技术中，贵金属线3的形貌和尺寸容易改变，可以在纤芯1侧面设置不同形貌和尺寸的贵金属线3，调节贵金属线3的形状和尺寸，以耦合更多的光到贵金属线3上，具有灵活方便的优点，在微纳光热探测领域具有良好的应用前景。本专利技术中，通过贵金属线3传递出待测样品的温度信息，测量贵金属线3的温度可以应用热电偶、红外测温等多种方式，本专利技术具有使用灵活方便的优点。本专利技术的侧面型微纳光纤光热探针的制备方法：第一步，准备纤芯1；第二步，在纤芯1的端面制备斜面2，可以应用抛光的方法制备斜面2；第三步，在纤芯1的侧面制备贵金属膜，可以采用电子束蒸发的方式在纤芯的侧面沉积贵金属膜；第四步，应用离子束刻蚀的方法刻蚀贵金属膜，形成贵金属线3。即可形成本专利技术中的侧面型微纳光纤光热探针。优选地，斜面2的法线与纤芯1的轴线之间的夹角大于45度。也就是说在图1中，最下方贵金属线3与斜面2平面的夹角小于45度。这样一来，纤芯1中的光逐渐耦合进入斜面2所在的部位，增加了斜面2所在部位中的光与贵金属线3的耦合，使得更多的光耦合到贵金属线3与纤芯1的界面，产生更强的表面等离极化激元。优选地，纤芯1的直径小于2微米，从而使得更多的光耦合到贵金属线3与纤芯1之间的界面。更进一步地，贵金属线3的厚度小于200纳米。优选地，贵金属线3的厚度小于100纳米。本专利技术中，贵金属线3类似于壳形，也就是包覆在纤芯1外的一部分壳。贵金属线3的厚度是指壳的厚度。因为在贵金属和介质界面处的表面等离极化激元被局域在界面附近，所以减少贵金属线3的厚度不影响表面等离极化激元的传播，但是减少了贵金属线3本身对样品产生的热的吸收，从而使得测量温度变化时更灵敏。优选地，贵金属线3的宽度小于500纳米。贵金属线3的宽度是指壳形贵金属层的弧线长度。较长的宽度有利于耦合更多的光沿贵金属线3与纤芯1的界面传播，但是较长的宽度也增加了贵金属线3的体积，增加了贵金属线3本身对样品产生的热的吸收，降低了测量样品温度变化时的灵敏度。本实施例中，优选地，贵金属线3的宽度小于纤芯1的半径乘以π。也就是纤芯1周长的一半。这是因为在侧面型微纳光纤光热探针的制备方法中，第三步，可以应用电子束蒸发方法镀膜，将纤芯1置于真空腔内，被蒸镀金属沉积在纤芯1的侧面上，制备方便。本实施例中，贵金属线3为直线型，也就是贵金属线3沿着纤芯1方向。这样一来，表面等离极化激元沿着贵金属线3与纤芯1的界面传播时，表面等离极化激元不发生转向，减少了表面等离极化激元转向时的反射，表面等离极化激元的损耗小。实施例2在实施例1的基础上，如图2所示，探头4的头部为锥形。也就是说，在探头4部，贵金属线3的尺寸逐渐缩小：在厚度方向，探头4的厚度逐渐缩小，在宽度方向，探头4的宽度逐渐缩小。锥形的探头4一方面有利于聚集更多的表面等离极化激元，另一方面锥形的探头4具有更高的空间分辨率。优选地，探头4的头部尺寸小于100纳米。以便具有更高的空间分辨率。此外，探头4的头部为圆形。也就是探头逐渐缩小，形成圆形的头部。这样一来，探针4具有更高的各向同性空间分辨率。优选地，贵金属线3的材料为金。金材料具有良好的表面等离激元特性，在贵金属线3和纤芯1界面能够激发出更强的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧面型微纳光纤光热探针，其特征在于，包括：纤芯和贵金属线；所述纤芯的端面为斜面，所述贵金属线固定于所述纤芯的侧面，所述贵金属线为直线，所述贵金属线与所述斜面的最底部连接，所述贵金属线伸出所述纤芯的侧面，形成探头；使用时，所述纤芯中的光耦合到所述贵金属线上，并且传播到所述探头，所述探头激发待测样品发热，热通过所述探头收集，并传递给所述贵金属线。/n

【技术特征摘要】
1.一种侧面型微纳光纤光热探针，其特征在于，包括：纤芯和贵金属线；所述纤芯的端面为斜面，所述贵金属线固定于所述纤芯的侧面，所述贵金属线为直线，所述贵金属线与所述斜面的最底部连接，所述贵金属线伸出所述纤芯的侧面，形成探头；使用时，所述纤芯中的光耦合到所述贵金属线上，并且传播到所述探头，所述探头激发待测样品发热，热通过所述探头收集，并传递给所述贵金属线。


2.如权利要求1所述的侧面型微纳光纤光热探针，其特征在于：所述斜面的法线与纤芯的轴线之间的夹角大于45度。


3.如权利要求2所述的侧面型微纳光纤光热探针，其特征在于：所述纤芯的直径小于2微米。


4.如权利要求3所述的侧面型微纳光纤光热探针，其特征在于：所述贵金属线的厚度小...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：金华伏安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33