[发明专利]一种用于微带探针的光纤端面耦合器

说明书

一种用于微带探针的光纤端面耦合器，所述光纤端面耦合器包括金属面屏和插槽，所述插槽的形状为圆柱形，所述插槽的直径与待插接光纤的外径相同，所述光纤插入杯状插槽使其嵌入插槽中；所述插槽的底部外面设置所述金属面屏，所述金属面屏的中心开一个供微带探针装配的安装孔，所述安装孔贯穿所述金属面屏，所述光纤、金属面屏、插槽、微带探针处在同一光轴上。本发明提供了一种用于微带探针的光纤端面耦合器，使得微带探针能够与传输光纤耦合连接，提高等离子体激元的激励能效，并大幅度降低系统调整难度，推进微带探针的实用化。

技术领域

本发明属于基于微探针的光电检测领域，尤其涉及一种与微带探针进行光学耦合的新型光纤端面耦合器。

背景技术

微探针多指用于高精度光电检测领域的光学微结构探头，比如目前常用的光纤探针。光纤探针直接在光纤末端进行加工，直接与光纤相连，甚至是光纤的一部分，配合使用成熟的二极管激光系统和光纤激光器产生所需的高斯光束，组成系统十分方便，然而在光强、分辨率、探测微区尺寸等很多方面存在不足。基于金属-绝缘体-金属波导结构的微带探针是最近提出的一种新型微探针，其本质为一种基于表面等离子体激元的纳米结构，具有本地激励能效高、尺寸小、损耗低等优点。微带探针可以实现超越衍射极限分辨率的效果，因此在超分辨率成像、光通信、超高密度数据存储等领域都有很好的应用前景。微带探针一经提出，就引发了很多研究者的兴趣，对其进行了理论和实验方面的研究以验证其优越性(S.Kawata,Y.Inouye,P.Verma,Plasmonics for near-field nano-imaging andsuperlensing,2009,Nat.Photonics 3,388–394)，其优点是金属-绝缘体-金属波导结构中金属化部分短，因此损耗很低；另外等离子体激励的能效高。最大的缺点是与光能的传输通道连接非常困难，无法达到实用化的目的。因此，发明一种能将微带探针与传输光纤耦合连接，且光能量耦合效率高、结构简单、易于实现的新型耦合器件是十分重要的，能有效推进微带探针的实用化，在超分辨光学系统、生物检测、光通信等领域发挥作用。

发明内容

为了克服已有技术使用激光直接照射来激发等离子体激元存在的光学系统调整非常复杂、通用性很差、且光能耦合效率很低、无法实际应用的不足，本发明提供了一种用于微带探针的光纤端面耦合器，使得微带探针能够与传输光纤耦合连接，提高等离子体激元的激励能效，并大幅度降低系统调整难度，推进微带探针的实用化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于微带探针的光纤端面耦合器所述光纤端面耦合器包括金属面屏和插槽，所述插槽的形状为圆柱形，所述插槽的直径与待插接光纤的外径相同，所述光纤插入杯状插槽使其嵌入插槽中；所述插槽的底部外面设置所述金属面屏，所述金属面屏的中心开一个供微带探针装配的安装孔，所述安装孔贯穿所述金属面屏，所述光纤、金属面屏、插槽、微带探针处在同一光轴上。

进一步，所述插槽为杯状插槽。这是一种可以选择的结构形式。

再进一步，所述安装孔为方形孔。这是常用的一种形状，适配于微带探针的形状。

更进一步，所述杯状插槽的杯底外面为光滑平面，所述光滑平面上生长一层金属薄膜，形成所述金属面屏。这是一种金属面屏的生成方式。

优选的，所述杯状插槽的材料为光塑性的环氧型SU-8光刻胶。

所述金属薄膜的材料为铝材料。

所述方形孔的尺寸由所述微带探针的尺寸决定，同时，所述金属面屏上的方形孔的尺寸使得只有TE₁₀模能够在方形孔中传播。

所述微带探针的结构尺寸、金属面屏的厚度、金属面屏上方形孔的尺寸由下列公式计算得出：

其中：