微介质锥和纳金属光栅复合的光学探针

摘要

一种高空间分辨率和高灵敏度的微介质锥和纳金属光栅复合的光学探针。该光学探针由微介质锥和纳金属光栅构成，纳金属光栅沿微介质锥的外表面分布，微介质锥以较大的口径尽可能地收集入射光能并向锥顶端汇聚，纳金属光栅将汇聚的光能高效地耦合转化为表面等离激元，使其沿锥面不断压缩和聚焦，在锥的尖端形成纳米聚焦的高局域强场。同时通过改变和优化微介质锥顶角、光栅结构和参数以及出口尺寸大小可以实现纳米聚焦的调控和优化。本发明可用作扫描近场显微镜、原子力显微镜和针尖增强拉曼光谱仪的探针，光学探针形成的强纳米聚焦可作为纳米光刻和亚波长光通讯的光源，在纳米传感、纳米成像、纳米光刻和亚波长光通信等诸多领域有重要应用价值。

主权项

一种高空间分辨率和高灵敏度的微介质锥和纳金属光栅复合的光学探针，其特征在于该光学探针由微介质锥和纳金属光栅构成，微介质锥以较大的口径收集入射光能，并向锥尖端汇聚；微介质锥的折射率为，介电常数为，微介质锥的大底面是光能的入口端，直径为，微介质锥的小底面是光能的出口端，直径为，在微米量级，在纳米量级，微介质锥的锥角为；纳金属光栅沿微介质锥的外表面分布，将微介质锥收集和汇聚的光能高效地耦合转化为表面等离激元，使入射光沿锥面不断压缩和聚焦，在锥的尖端形成纳米聚焦的高局域强场，纳金属光栅的介电常数为，周期为，在光能的出口端，纳金属光栅的形状为锥形，厚度从线性变化为0，其他部分的厚度均为，在一个周期内，金属所占的长度为，空气所占的长度为，，在微米量级，在纳米量级。