[发明专利]集成压电可动微透镜增强型锥形亚波长近场光探针阵列无效
申请号: | 200810025447.9 | 申请日: | 2008-04-30 |
公开(公告)号: | CN101276620A | 公开(公告)日: | 2008-10-01 |
发明(设计)人: | 李海军;王敏锐;张晓东;张宝顺 | 申请(专利权)人: | 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 |
主分类号: | G11B9/12 | 分类号: | G11B9/12;G01N13/14;G12B21/06 |
代理公司: | 南京苏科专利代理有限责任公司 | 代理人: | 陈忠辉 |
地址: | 215125江苏省苏州*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 集成 压电 可动微 透镜 增强 锥形 波长 近场 探针 阵列 | ||
技术领域
本发明涉及一种基于表面等离子体的集成可动微透镜增强型锥形亚波长近场光探针阵列结构。
背景技术
获取纳米尺度的光源是近场光存储系统、近场光学成像、探测、纳米光刻中的关键技术之一,近年来具有纳米孔径的镀金属膜光纤探针已被广泛使用,然而光纤探针的通光效率很低,通常为10-4~10-6。后来,在近场光学成像、近场光学存储领域中,固体浸没透镜(SIL)的使用使得通光效率得到很大提高。但此方法与光纤探针有一个共同的缺点是必须将SIL的底面或者光纤探针与观察或记录介质间的距离控制在近场区域,大约为50nm左右,这使得间距控制非常困难,很容易造成SIL或者探针与介质间的碰撞,造成损坏。
根据经典理论,当孔径小于入射光的波长时,它的光透过率呈现强烈的衰减,不能满足实际的使用要求。表面等离子体激元(SPP)具有提高亚波长孔近场光探针通光效率,突破光的衍射实现近场光超高密度存储的潜力,然而基于SPP近场光探针的通光效率和输出光功率仍未达到快速光存储的要求。
当前,提出亚波长近场光探针阵列,是一种基于近场光学原理设计的具有纳米孔径的近场光探针阵列,是在现有商用半导体固体激光器的出射表面镀金属膜层并在其上开一具有纳米尺寸的出射孔径。这种作为近场光学系统中的有源探针的亚波长近场光探针阵列具有明显的优点,其输出光功率较具有相同小孔尺寸的镀金属膜光纤探针提高104倍,通光效率超过1/1000,从而提高了信噪比和数据传输速度。但目前实验中所采用的纳米孔径通常为方形或圆形,直径约为50~100nm,输出功率约为微瓦量级,尚不能满足实际使用的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足,提供一种集成压电可动微透镜增强型锥形亚波长近场光探针阵列,旨在有效提高通光效率和输出光功率。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
集成压电可动微透镜增强型锥形亚波长近场光探针阵列,特点是:该阵列由集成压电可动微透镜和带金属沟槽结构的锥形亚波长通光孔阵列组成,在减薄的SOI衬底上制作有锥形孔,锥形孔内表面及周围都镀有金属膜层,在锥形孔周围形成有纳米金属沟槽结构,所述锥形孔上集成压电可动微透镜,锥形孔从入射表面向出射表面呈线性逐渐减小,最终在SOI衬底上形成锥形亚波长通光孔,锥形亚波长通光孔孔径的锥形角在0~90°之间。
进一步地,上述的集成压电可动微透镜增强型锥形亚波长近场光探针阵列,所述锥形亚波长通光孔的上底面直径在100~800nm,下底面直径在30~300nm,倾斜角度在0~90°之间。所述锥形亚波长通光孔孔径的形状为方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、双三角形、巨形、工形、半圆环形或C形中的一种;或者是方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、双三角形、巨形、工形、半圆环形或C形中的两种及两种以上形状相组合形成的形状。
更进一步地,上述的集成压电可动微透镜增强型锥形亚波长近场光探针阵列,锥形亚波长通光孔上方有压电可动的微透镜,可提高孔的通光强度,所述锥形亚波长通光孔内和周围都镀有金属膜层,其厚度在10~300nm之间,金属膜层的材质是金、铝、银或铬中的一种。
更进一步地,上述的集成压电可动微透镜增强型锥形亚波长近场光探针阵列,所述纳米金属沟槽结构的周期为10~200nm,数目为5~20个,纳米金属沟槽围绕锥形亚波长通光孔,可激发更多的SPP,从而提高通光强度。
再进一步地,上述的集成压电可动微透镜增强型锥形亚波长近场光探针阵列,所述锥形亚波长通光孔孔径内是开放空间或者填充高折射率的介质材料。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在:
①本发明在锥形亚波长近场探针阵列上有集成压电可动的微透镜,加透镜比不加透镜的亚波长近场探针的透光强度可增加70倍,从而极大的提高了亚波长孔的输出功率;
②亚波长近场光探针的通光效率与输出光强极大值在具有相同近场光斑尺寸的情况下,较普通的纳米光纤探针提高了10~104倍,所得到的通光效率大于1%;
③亚波长近场光探针阵列可作为纳米近场光学有源探针用于近场光数据存储、光学成像、光谱探测、光刻、光学操作等。基于集成光学技术,采用这种亚波长近场光探针阵列可制成新型近场光学存储读写头或近场光学显微镜的有源光学探针。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明:
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