[发明专利]纳米尺度光场相位分布测量装置

摘要

本发明公开了一种纳米尺度光场相位分布测量装置，包括扫描近场光学显微镜模块用于实现纳米尺度空间分辨率的扫描和信号采集，外差干涉光路模块用于产生能被处理的低频拍信号，为实现相位解调提供可能性。显微观测对准模块用于监测针尖扫描状态并辅助实现针尖，样品和照明光的对准。信号采集与同步解调模块可以控制探针以纳米精度和步距进行扫描，并实时对收集到的信号进行解调，输出对应点的光场振幅和相位信息。信号处理与存储显示模块将测量的结果采集存储，在计算机生成同步的空间位置拓扑形貌图以及对应的光场振幅，相位分布图。能够实现空间任意高度截面的场分布测量和3D立体场分布测量。

主权项

一种纳米尺度光场相位分布测量装置，其特征在于，包括：扫描近场光学显微镜模块，外差干涉光路模块，显微观测对准模块，信号采集与同步解调模块，信号处理与存储显示模块；所述扫描近场光学显微镜模块包括扫描台、扫描头、控制箱，近场光学探针；所述扫描台包括：一个二维电动控制扫描台，承载扫描头，用于样品的快速搜索定位和大尺寸测量范围拼接，一个压电陶瓷三维扫描台，用于承载样品，可以独立扫描，还有一个三维手动样品台，能够实现样品X,Y方向微调和面内转动，三个扫描台均可以独立控制；所述近场光学探针固定于所述扫描头的夹持器上，扫描头置于待测样品的上方，能够驱动探针进行独立扫描；所述控制箱包含两个独立的控制器，一个用于控制高精度压电陶瓷扫描台，另一个用于控制扫描头以纳米精度和步距扫描；所述外差干涉光路模块包括：照明激发光源，光束整形单元，偏振控制单元，分光镜，声光移频器，光纤耦合器，传导光纤，外差干涉采用空间光和光纤相结合的光路架构，信号采集传输采用光纤光路提高抗干扰性，样品照明采用空间光路能够实现变角度照明、隐失场耦合照明、聚焦光斑和偏振态照明激发模式；所述显微观测对准模块包括：长工作距可变倍视频显微镜、CCD摄像头、照明光源；视频显微镜能够实现三维对准和调焦，照明光源能够切换同轴照明和倾斜入射照明；所述信号采集与同步解调模块，包括光电探测器，相位解调模块，锁相参考信号发生器；用于高速采集当前位置的光场信息，经过解调处理，输出对应点的光场振幅和相位信息；所述信号处理与存储显示模块，用于根据输出的光场振幅和相位信息，生成同步的空间位置拓扑形貌图以及对应的光场振幅，相位分布图，而且能够实现空间任意高度截面的场分布测量和3D立体场分布测量。