发明名称 光纤式奈米光增幅元件及其制造方法
摘要 本发明系为一种光纤式奈米光增幅元件及其制作方法,系利用聚焦离子束的微加工技术,以独特与精准之制程方式,将表面偏极电浆子结构层披覆于光纤之顶端。其光纤经通光后,除可增强通过表面偏极电浆子结构层上孔洞之光通量外,将产生小于绕射极限之极小光束,并可传播至远场依然呈现低数值孔径的状态,其效应称为奈米光剑(Nano-Optic Sword, NOS)。此元件应用于光资料储存、光显微、生医检测系统以及曝光显影等尖端科技上,将可实现超越绕射极限的超高光学空间解析度。
申请公布号 TWI240092 申请公布日期 2005.09.21
申请号 TW093108776 申请日期 2004.03.30
申请人 财团法人国家实验研究院仪器科技研究中心 发明人 陈至信;傅同龙;郑绍章;林宇轩;胡一君;林晖雄;周晓宇
分类号 G02B6/00 主分类号 G02B6/00
代理机构 代理人 蔡清福 台北市中正区忠孝东路1段176号9楼
主权项 1.一种光纤式奈米光增幅元件,其组成结构至少包含:一光纤;一表面偏极电浆子结构层,披覆于该光纤之一端面上;以及一奈米孔穴,位于该表面偏极电浆子结构层之中央。2.如申请专利范围第1项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该光纤系为由二氧化矽(SiO2)玻璃材质及经过掺杂之二氧化矽(SiO2)玻璃材质所组成之波导。3.如申请专利范围第1项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该光纤系为由透明之聚合物材质所组成之波导。4.如申请专利范围第1项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该光纤因所使用之光源波长不同,可为单模、多模、及偏极化光纤。5.如申请专利范围第1项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该光纤之该端面可为平切面、或是具有线性及非线性曲度之截面。6.如申请专利范围第1项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该表面偏极电浆子结构层,其材料系至少可选自下列材料所构成的奈米金属结构组群:锌(Zn)、矽(Si)、镍(Ni)、锑(Sb)、银(Ag)、锗(Ge)、铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)、钛(Ti)、钠(Na)、镓(Ga)、砷(As)、硒(Se)、铟(In)、锡(Sn)、碲(Te)、金(Au)、或铁(Fe)。7.如申请专利范围第6项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该表面偏极电浆子结构层,其较佳厚度范围为100nm~700nm。8.如申请专利范围第7项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该表面偏极电浆子结构层,可为周期或类周期性结构,且可为多边形、圆弧形及特殊曲率的排列,亦可为单面或双面。9.如申请专利范围第8项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该表面偏极电浆子结构层,可为单层或多层,其中单层时的较佳单一周期或类周期长度范围为100nm~800nm。10.如申请专利范围第1项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该奈米孔穴之大小尺度,必须匹配于该表面偏极电浆子结构层的半单一周期长度,其较佳长度范围为50nm~400nm。11.如申请专利范围第10项所述之光纤式奈米光增幅元件,其中该奈米孔穴之形状,可为多边形、圆弧形及特殊曲率的排列。12.一种光纤式奈米光增幅元件之制作方法,其系利用聚焦离子术之微加工技术,该制作方法包含下列步骤:(a)预先处理一光纤;(b)蚀刻该光纤,以形成一光纤裸面;(c)蚀刻该光纤裸面,以形成一表面偏极电浆子结构之一外形;(d)形成该表面偏极电浆子结构层;以及(e)形成一奈米孔穴于该表面偏极电浆子结构层。13.如申请专利范围第12项所述之制作方法,其中步骤(a)系至少包含该光纤一端面之平切、线性及非线性曲面处理,及其上一导电金属膜层之沉积。14.如申请专利范围第12项所述之制作方法,其中步骤(b)系为蚀刻金属,其蚀刻面积至少需大于该光纤核心的尺寸。15.如申请专利范围第14项所述之制作方法,其中蚀刻金属时的最小蚀刻深度系至少需确实使该光纤该端面裸露而出。16.如申请专利范围第12项所述之制作方法,其中步骤(c)之蚀刻面积系至少需覆盖至该光纤核心之范围。17.如申请专利范围第12项所述之制作方法,其中步骤(d)中该表面偏极电浆子结构层之形成材料系至少为下列材料所构成的奈米金属结构组群:锌(Zn)、矽(Si)、镍(Ni)、锑(Sb)、银(Ag)、锗(Ge)、铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、钴(Co)、锰(Mn)、铬(Cr)、钛(Ti)、钠(Na)、镓(Ga)、砷(As)、硒(Se)、铟(In)、锡(Sn)、碲(Te)、金(Au)、或铁(Fe)。18.如申请专利范围第12项所述之制作方法,其中形成该表面偏极电浆子结构层时,其面积至少需覆盖至该光纤核心的范围。19.如申请专利范围第12项所述之制作方法,其中形成该奈米孔穴时,其蚀刻深度至少需至该光纤裸面。图式简单说明:第一图:光纤式奈米光增幅元件;第二图(a):光纤优先制程与端面;第二图(b):光纤核心定位并除去核心周围之金属膜;第二图(c):表面偏极电浆子结构层之实体轮廓;第二图(d):第二层金属镀制与奈米孔穴制作;第三图:奈米光剑量测图;
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