[发明专利]涡光光纤探针、制备方法及扫描探针和微纳操控系统

权利要求书

1.一种涡光光纤探针，其特征在于，包括：

光纤，所述光纤经过拉锥处理以形成基体和与所述基体连接的过渡区；以及

微纳结构，位于所述过渡区的一端，所述微纳结构包括螺旋相位板和位于所述微纳结构末端的针尖，所述螺旋相位板和所述针尖均由3D打印制备而成，其中，所述末端的横截面直径在100nm至10μm之间。

2.如权利要求1所述的涡光光纤探针，其特征在于，所述螺旋相位板和所述针尖的材料为光刻胶。

3.如权利要求2所述的涡光光纤探针，其特征在于，所述螺旋相位板和所述针尖的材料折射率的范围为1.5～1.62。

4.如权利要求1或2所述的涡光光纤探针，其特征在于，所述光纤包括石英玻璃光纤。

5.如权利要求4所述的涡光光纤探针，其特征在于，所述光纤的直径为100～150μm。

6.一种涡光光纤探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备光纤，并去除所述光纤中间段的涂覆层，以使所述光纤在所述中间段呈现裸纤；

对呈现所述裸纤的所述中间段进行拉锥，以得到具有基体和与所述基体连接的过渡区的经拉锥光纤；

对所述经拉锥光纤的所述过渡区进行切割，以在所述过渡区形成圆台；以及

根据预设3D打印参数，在所述圆台上打印螺旋相位板和针尖，以得到所述涡光光纤探针。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：

在有限元仿真软件中对于所述螺旋相位板和所述针尖进行3D建模，以得到所述预设3D打印参数；以及

将已形成所述圆台的经拉锥光纤放置在飞秒激光3D光刻仪器中，并根据所述预设3D打印参数在所述圆台上打印螺旋相位板和针尖打印。

8.一种用于原子力显微镜的扫描探针，其特征在于，包括：

如权利要求1～5任一项所述的涡光光纤探针；

音叉，与所述涡光光纤探针连接；以及

原子力显微镜，与所述音叉连接。

9.一种微纳操控系统，其特征在于，包括：

如权利要求8所述的用于原子力显微镜的扫描探针；以及

待测微纳样品，所述扫描探针中的涡光光纤探针适于操控旋转所述待测微纳样品，以完成对于所述待测微纳样品的表面成像和/或力学探测。

10.如权利要求9所述的微纳操控系统，其特征在于，还包括激光器，聚焦物镜，耦合器以及单模光纤，其中，

所述涡光光纤探针中的光纤与所述耦合器相连，所述单模光纤和所述聚焦物镜也与所述耦合器相连；

所述激光器在发射激光后，所述激光经所述聚焦物镜聚焦后在所述涡光光纤探针的针尖产生涡旋光束，且所述待测样品位于所述涡旋光束的光路中。