專利名稱:用于近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的光纖固定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡領(lǐng)域，具體涉及用于近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的 光纖固定器。
背景技術(shù)：
近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡(NS0M)是繼掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM) 之后新開發(fā)出來(lái)的一種掃描探針顯微鏡(SPM)，NS0M的光學(xué)空間分辨率已達(dá)到了 lnm(實(shí) 驗(yàn)室)和50nm(商品)，當(dāng)今廣泛應(yīng)用的共聚焦顯微鏡的最高空間分辨率約為200nm，因此 NS0M是當(dāng)前唯一的具有納米空間分辨的光學(xué)測(cè)量?jī)x器(納米定義為1-lOOnm)，是納米科學(xué) 研究必不可少的測(cè)量設(shè)備。
NS0M主要有透射和反射兩種工作模式。透射式的NS0M的遠(yuǎn)場(chǎng)照明光一般使用鹵 素?zé)糇鳛楣庠?，通過(guò)顯微鏡物鏡頭聚焦到樣品，達(dá)到遠(yuǎn)場(chǎng)照明的效果，但是到達(dá)樣品的光強(qiáng) 較弱，并且不能保證平面波入射，而且最關(guān)鍵的是這種照明方式阻止了 NS0M與激光器的結(jié) 合使用，從而也限制了 NS0M在很多新興領(lǐng)域的使用。
同時(shí)，隨著微納結(jié)構(gòu)加工技術(shù)的巨大進(jìn)步，比如曝光技術(shù)，刻蝕技術(shù)的發(fā)展，使人 們可以在金屬、半導(dǎo)體材料上加工各種微納結(jié)構(gòu)。這些微納結(jié)構(gòu)表面的光學(xué)特性，比如金屬 表面等離子體激發(fā)和傳播、光波導(dǎo)模式的分布，都需要使用近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡來(lái)測(cè)量，其 中有很多是使用透射式的近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡，以表征微納結(jié)構(gòu)的物理特性，這對(duì)入射光 是平面波的要求更高。而利用光纖將激光引入到近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡中能夠帶來(lái)近似平面 波的照明，所以需要一種能夠利用光纖照明的透射式的近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡，并且需要解 決照明光纖的固定問(wèn)題，但是目前尚沒(méi)有能夠解決近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡中照明光纖的固定 問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服商用近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡只能通過(guò)物鏡照明的缺點(diǎn)，提供 了一種用于近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的光纖固定器，其能夠?qū)崿F(xiàn)近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的光纖照 明。本發(fā)明提供一種用于近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的光纖固定器，包括
固定器主體，所述固定器主體為中空柱體，其上端帶有穿孔接口，中部開有一個(gè)或 多個(gè)外置孔，下端帶有用于將固定器主體固定至近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的物鏡轉(zhuǎn)換器的物鏡 轉(zhuǎn)換器接口；
用于將照明光纖固定至所述固定器主體的光纖連接頭，所述光纖連接頭帶有與所 述穿孔接口匹配的固定接口；
所述穿孔接口允許所述照明光纖通過(guò)并可以與所述固定接口接合。
如上所述的光纖固定器，所述固定器主體固定在所述物鏡轉(zhuǎn)換器上之后，其上端 面與近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的掃描平臺(tái)平行。
如上所述的光纖固定器，所述固定器主體為中空?qǐng)A柱體、中空方柱體或中空三棱柱體。
如上所述的光纖固定器，所述固定器主體為中空?qǐng)A柱體，其長(zhǎng)度為20-50mm，外徑 為 20-35mm，內(nèi)徑為 10_20mm。
如上所述的光纖固定器，所述固定器主體長(zhǎng)為38. 0mm，外徑為24.0mm，內(nèi)徑為 15. 0mm
如上所述的光纖固定器，所述外置孔的個(gè)數(shù)為2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)。
利用本實(shí)用新型的光纖固定器，能夠容易地將照明光纖固定在近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微 鏡的物鏡轉(zhuǎn)換器上，進(jìn)而通過(guò)照明光纖將激光引入近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的平 面波照明。


圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的光纖固定器示意圖；
圖2為將根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的光纖固定器應(yīng)用于近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的結(jié) 構(gòu)示意圖；
圖3為光纖固定器與物鏡轉(zhuǎn)換器彼此接合時(shí)的分解示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述
圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的光纖固定器示意圖。如圖所示，根據(jù)本實(shí)用新 型實(shí)施例的光纖固定器包括固定器主體5和光纖連接頭6。固定器主體5為中空?qǐng)A柱體， 其是采用黃銅材料制作而成，中間掏空，長(zhǎng)約20-50mm，優(yōu)選38. 0mm ；外徑約20_35mm，優(yōu)選 24. 0mm ；內(nèi)徑約10_20mm，優(yōu)選15. 0mm。固定器主體5上端帶有穿孔螺紋12用來(lái)與光纖連 接頭6固定，中部?jī)蓚?cè)開有兩個(gè)外置孔11以便于照明光纖通過(guò)，下端帶有固定器主體外螺 紋7用來(lái)與物鏡轉(zhuǎn)換器16 (參見圖3)固定。光纖連接頭6的下端帶有可與穿孔螺紋12接 合的光纖連接頭外螺紋8 (或其它類型的固定接口)，該光纖連接頭外螺紋8與穿孔螺紋12 匹配，優(yōu)選地，光纖連接頭6的固定方向與固定器主體5的上端面垂直，即保證當(dāng)照明光纖 固定至光纖連接頭6處時(shí)光纖出光方向與固定器主體5的上端面垂直。
圖2是將圖1中所示的光纖固定器應(yīng)用于近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的示意圖，本圖中 未示出光纖固定器下方的物鏡轉(zhuǎn)換器16 (如圖3所示)以及近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的其他部 分(這些部分的構(gòu)造均為本領(lǐng)域中的公知常識(shí))，并且為了更清楚的示意，光纖固定器與掃 描平臺(tái)9并非按等比例畫出。
如圖2所示，在使用時(shí)首先將光纖固定器主體5固定在物鏡轉(zhuǎn)換器16的一個(gè)物鏡 接口上(參照?qǐng)D3)，然后將激光器1與照明光纖2的一端光學(xué)耦合，使得激光器1發(fā)出的激 光直接輸入至照明光纖2。照明光纖2的另一端穿過(guò)已固定在物鏡轉(zhuǎn)換器16上的固定器主 體5的一個(gè)外置孔11并從固定器主體5的內(nèi)側(cè)穿過(guò)穿孔螺紋12與光纖連接頭6耦合。在 將照明光纖2與光纖連接頭6連接好以后，可以將光纖連接頭6通過(guò)光纖連接頭外螺紋8 與固定器主體5的穿孔螺紋12接合。這樣就通過(guò)光纖固定器和照明光纖2將激光器1發(fā) 出的激光用作近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的照明光。
并且，本實(shí)施例中固定器主體5的上下端面平行，并且其固定在物鏡轉(zhuǎn)換器16上
4時(shí)，上端面與其所固定的物鏡轉(zhuǎn)換器16的物鏡接口的接口平面平行，又因?yàn)楸绢I(lǐng)域所熟知 的，當(dāng)物鏡轉(zhuǎn)換器16的物鏡接口正對(duì)工作區(qū)域時(shí)，其所在平面與掃描平臺(tái)9平行，所以可以 保證上端面與掃描平臺(tái)9平行，使固定至光纖連接頭6處的照明光纖2的出光方向垂直于 掃描平臺(tái)9。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)位于掃描平臺(tái)9上的樣品的垂直照射，又因?yàn)楸緦?shí)用新型中所用光 源為激光，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的平面波照明。
這里激光器1可以采用Ar+激光器，如Melles Griot Model 543 Ar+激光器；或 者近紅外半導(dǎo)體激光器，如美國(guó)GN Nettest公司生產(chǎn)的連續(xù)可調(diào)式激光器。照明光纖2 采用市場(chǎng)上所售的單模光纖，如北京利恩和公司生產(chǎn)的普通單模光纖，芯徑8 9um，直徑 125um。光纖連接頭6采用市場(chǎng)上所售光纖連接器上的連接頭，如利恩和公司出售的光纖連 接器，尺寸長(zhǎng)約12.0mm。近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡采用市場(chǎng)上所售的倒置光學(xué)顯微鏡以及相應(yīng) 的硬件軟件控制部分，如美國(guó)RHK公司生產(chǎn)的近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡NS0M100。NS0M的掃描 平臺(tái)9采用市場(chǎng)上出售的掃描平臺(tái)，如以色列Nanonics公司生產(chǎn)的Multiview 400TM掃描 平臺(tái)，xy方向的掃描精度可達(dá)0.01nm，z向掃描精度可達(dá)0. 005nm。如圖3所示，近場(chǎng)掃描 光學(xué)顯微鏡中的近場(chǎng)掃描平臺(tái)9、近場(chǎng)掃描平臺(tái)的位移螺鈕13以及近場(chǎng)掃描平臺(tái)9附帶的 激光二極管18、四象限探測(cè)器19、近場(chǎng)掃描平臺(tái)位移調(diào)節(jié)平臺(tái)20、激光二極管的調(diào)節(jié)螺鈕 22、四象限探測(cè)器的調(diào)節(jié)螺鈕23等均采用本領(lǐng)域中的常規(guī)配置。
參照?qǐng)D3，物鏡轉(zhuǎn)換器16是近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡上的配套器件，采用本領(lǐng)域中的 常規(guī)配置。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，物鏡轉(zhuǎn)換器16上通常帶有多個(gè)物鏡接口，一般 情況下該多個(gè)物鏡接口具有相同的接口尺寸和形式，固定器主體外螺紋7的尺寸與近場(chǎng)掃 描光學(xué)顯微鏡的物鏡轉(zhuǎn)換器16上的一個(gè)物鏡接口的內(nèi)螺紋17匹配，使用時(shí)需要將固定器 主體5的固定器主體外螺紋7與物鏡轉(zhuǎn)換器16的一個(gè)內(nèi)螺紋17接合。
對(duì)于不同的近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡，固定器主體5的具體尺寸需要與近場(chǎng)掃描光學(xué) 顯微鏡相適應(yīng)，使其能夠固定在近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的物鏡轉(zhuǎn)換器16上。另外，穿孔螺紋 12可以采用其他形式的穿孔接口，只要其能夠保證光纖通過(guò)并且同光纖連接頭6的連接接 口匹配，實(shí)現(xiàn)光纖連接頭6與固定器主體5之間的固定連接即可。光纖連接口外螺紋8還 可以采用其他能夠與穿孔接口結(jié)合的固定接口。固定器主體外螺紋7還可以采用其它能夠 與物鏡轉(zhuǎn)換器16的一個(gè)物鏡接口接合的物鏡轉(zhuǎn)換器接口所替代。
另外，需要說(shuō)明的是，雖然本實(shí)用新型的實(shí)施例中，固定器主體為中空?qǐng)A柱體，不 過(guò)根據(jù)具體需要，其還可以采用中空方柱體、中空三棱柱體等等。而且固定器外置孔的數(shù)目 也不限于2個(gè)，還可以為1個(gè)、3個(gè)、4個(gè)等?？梢酝瑫r(shí)將幾臺(tái)激光器所發(fā)出的激光在光纖連 接頭處合束或者在引入固定器之前合束以提高激光的光束能量，相應(yīng)的光纖連接頭也可以 為多輸入光纖連接頭。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求
范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種用于近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的光纖固定器，其特征在于，包括固定器主體，所述固定器主體為中空柱體，其上端帶有穿孔接口，中部開有一個(gè)或多個(gè)外置孔，下端帶有用于將固定器主體固定至近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的物鏡轉(zhuǎn)換器的物鏡轉(zhuǎn)換器接口；用于將照明光纖固定至所述固定器主體的光纖連接頭，所述光纖連接頭帶有與所述穿孔接口匹配的固定接口；所述穿孔接口允許所述照明光纖通過(guò)并可以與所述固定接口接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光纖固定器，其特征在于，所述固定器主體固定在所述物鏡 轉(zhuǎn)換器上之后，其上端面與近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的掃描平臺(tái)平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光纖固定器，其特征在于，所述固定器主體為中空?qǐng)A柱體、中 空方柱體或中空三棱柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光纖固定器，其特征在于，所述固定器主體為中空?qǐng)A柱體，其 長(zhǎng)度為20-50mm，外徑為20_35mm，內(nèi)徑為10_20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的光纖固定器，其特征在于，所述固定器主體長(zhǎng)為38.0mm，外徑 為 24. 0mm,內(nèi)徑為 15. 0mm
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光纖固定器，其特征在于，所述外置孔的個(gè)數(shù)為2個(gè)、3個(gè)或
專利摘要
一種用于近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的光纖固定器，包括固定器主體，所述固定器主體為中空柱體，其上端帶有穿孔接口，中部開有一個(gè)或多個(gè)外置孔，下端帶有用于將固定器主體固定至近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的物鏡轉(zhuǎn)換器的物鏡轉(zhuǎn)換器接口；用于將照明光纖固定至所述固定器主體的光纖連接頭，所述光纖連接頭帶有與所述穿孔接口匹配的固定接口；所述穿孔接口允許所述照明光纖通過(guò)并可以與所述固定接口接合。利用本實(shí)用新型的光纖固定器，能夠容易地將照明光纖固定在近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡的物鏡轉(zhuǎn)換器上，進(jìn)而通過(guò)照明光纖將激光引入近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的平面波照明。
文檔編號(hào)G01Q60/18GKCN201583553SQ200920246718
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年10月27日
發(fā)明者張澤渤, 李志遠(yuǎn), 李江艷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan