[发明专利]一种基于微纳光纤锥的亚波长点光源及其制备方法

权利要求书

1.一种基于微纳光纤锥的亚波长点光源的制备方法，其特征在于：该方法用于制备基于微纳光纤锥的亚波长点光源，包括普通光纤(1)，微纳光纤锥(2)，三维类锥形纳米结构(3)，金属薄膜(4)和圆形小孔(5)；

所述的微纳光纤锥(2)为轮廓外形满足绝热条件的低损耗微纳光纤，其由普通光纤(1)通过高精度拉锥仪熔融拉锥制得；

所述的金属薄膜(4)的厚度为20～80nm；

所述的金属薄膜(4)的材料为金、银或铝；

所述的三维类锥形纳米结构(3)的底部直径为1μm，其三维轮廓外形满足波矢匹配条件，以增加表面等离子体的激发效率；

所述的圆形小孔(5)位于三维类锥形纳米结构3的尖端，直径为10～50nm；

上述的基于微纳光纤锥的亚波长点光源可按如下方法制备：

步骤1)、选取一段普通光纤(1)，用剥线钳在光纤中间剥除约2cm长的涂覆层，并用酒精擦拭干净，得到待拉制样品；

步骤2)、将待拉制样品放入高精度拉锥仪，通过熔融拉锥方法制得外形轮廓满足绝热条件的微纳光纤锥(2)，绝热条件指当光纤锥的锥角较小时，光在微纳光纤锥(2)中传输时可近似认为不引起能量损失，即为低损耗的微纳光纤锥；

步骤3)、在微纳光纤锥(2)表面利用电子束蒸镀技术镀覆一层金属薄膜，避免在聚焦离子束(FIB)加工过程中积累电荷，导致Ga⁺离子束发生偏移，影响刻蚀准确度；

步骤4)、将步骤3)所得样品固定在纳米操纵仪上，并由聚焦离子束(FIB)技术进行三维纳米结构加工，具体为，从微纳光纤锥(2)直径为1μm处按照由激发表面等离子体的波矢匹配条件确定的外形轮廓向锥尖方向进行刻蚀，刻蚀过程中由纳米操纵仪带动微纳光纤锥(2)进行匀速旋转，以获得能高效激发表面等离子体的三维类锥形纳米结构(3)；

步骤5)、将微纳光纤锥(2)浸泡在相应金属的腐蚀液中，以去除微纳光纤锥表面的金属薄膜；

步骤6)、在微纳光纤锥(2)前端的三维类锥形纳米结构(3)表面利用电子束蒸镀技术镀覆一层均匀的金属薄膜(4)，膜厚度为20～80nm，原因在于，对于表面等离子体增强结构，金属薄膜(4)的厚度过小，趋肤效应不显著，但金属薄膜(4)厚度过大对光的约束作用会减弱；

步骤7)、利用聚焦离子束(FIB)系统在微纳光纤锥(2)前端的三维类锥形纳米结构(3)的尖端刻蚀出一个直径为10～50nm的圆形小孔(5)，当表面等离子体波传播到此圆形小孔(5)位置时会耦合成光子辐射出来；由激光光源发出的光通入普通光纤(1)未被拉锥的一端，光经光纤传播至微纳光纤锥(2)前端的三维类锥形纳米结构(3)处，在金属薄膜(4)中激发出表面等离子体，形成沿金属外表面传播的表面等离子体波，当表面等离子体波传播到三维类锥形纳米结构(3)的圆形小孔(5)位置时会耦合成光子辐射出来，从而达到约束光斑尺寸、提高透过率的目的。