光波导近场光学显微检测关键技术研究

摘要

光波导的近场光学显微检测是近年出现的一种新型检测技术,该文对此技术进行了初步的理论和实验研究.对近场光学显微镜而言,光纤探针制备与探针-样品间距控制是保证成像质量的两个关键因素.在光纤探针制作方面,该论文提出了一种变温腐蚀制备光纤探针的新方法,获得了35~52度的大锥角光纤探针;进一步对光纤探针腐蚀成形过程进行定量研究,发现当光纤直径腐蚀减小到一定程度以后,腐蚀速度随直径变小而加快;通过对多次实验结果进行拟合,得出了光纤直径随腐蚀时间变化的定量经验公式;借助该经验公式从理论上定量模拟了变温法获得大锥角针尖的过程.在探针-样品间距控制技术方面,分别对超声共振法和双压电晶片法进行了实验研究,设计加工了一个超声共振法分时驱动检测电路,采用锁相检测技术测量了不同长度的双晶片的共振峰,得到了双压电晶片共振振幅随探针-样品间距减小的变化曲线.为了检测大尺寸光波导,搭建了一套大范围近场光学显微镜,其检测范围可达到80mm×80mm,并测量得到了光波导表面的光强随探针样品间距变化曲线.最后用有限差分束传播方法模拟了不同入射角度时条形光波导中光场的传播,数值结果与光线法一致.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1集成光学

§1.2光波导

§1.3近场光学显微镜及其应用

§1.4本文的主要内容

第二章SNOM关键技术研究

§2.1 SNOM的基本原理

§2.2 SNOM的仪器结构

§2.3光纤探针的变温腐蚀制备法实验研究

§2.3.1实验装置

§2.3.2实验结果与讨论

§2.3.3光纤探针腐蚀过程的理论模拟

§2.4探针-样品间距的控制

§2.4.1超声共振法

§2.4.2双压电晶片法

第三章光波导近场光学检测法研究

§3.1适于光波导检测的大范围SNOM

§3.2实验结果

§3.3光波导的理论模拟

§3.3.1 FD-BPM理论模型

§3.3.2条型波导的模拟分析

第四章结论与展望

参考文献

致谢

附录A硕士期间发表的论文

附录B超声法分时驱动-检测电路图