[發(fā)明專利]渦光光纖探針、制備方法及掃描探針和微納操控系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310366340.5
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116360038A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 商婭娜;郭恒菲;陳娜;劉書朋;劉勇;王廷云;龐拂飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;B82Y35/00;G02B6/27;G02B6/02;G02B6/255;B29C64/386;B33Y50/00;G01Q60/38;G01Q60/24;G01Q10/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

1.一種渦光光纖探針，其特征在于，包括：

光纖，所述光纖經(jīng)過拉錐處理以形成基體和與所述基體連接的過渡區(qū)；以及

微納結(jié)構(gòu)，位于所述過渡區(qū)的一端，所述微納結(jié)構(gòu)包括螺旋相位板和位于所述微納結(jié)構(gòu)末端的針尖，所述螺旋相位板和所述針尖均由3D打印制備而成，其中，所述末端的橫截面直徑在100nm至10μm之間。

2.如權(quán)利要求1所述的渦光光纖探針，其特征在于，所述螺旋相位板和所述針尖的材料為光刻膠。

3.如權(quán)利要求2所述的渦光光纖探針，其特征在于，所述螺旋相位板和所述針尖的材料折射率的范圍為1.5～1.62。

4.如權(quán)利要求1或2所述的渦光光纖探針，其特征在于，所述光纖包括石英玻璃光纖。

5.如權(quán)利要求4所述的渦光光纖探針，其特征在于，所述光纖的直徑為100～150μm。

6.一種渦光光纖探針的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

準(zhǔn)備光纖，并去除所述光纖中間段的涂覆層，以使所述光纖在所述中間段呈現(xiàn)裸纖；

對呈現(xiàn)所述裸纖的所述中間段進(jìn)行拉錐，以得到具有基體和與所述基體連接的過渡區(qū)的經(jīng)拉錐光纖；

對所述經(jīng)拉錐光纖的所述過渡區(qū)進(jìn)行切割，以在所述過渡區(qū)形成圓臺；以及

根據(jù)預(yù)設(shè)3D打印參數(shù)，在所述圓臺上打印螺旋相位板和針尖，以得到所述渦光光纖探針。

7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，還包括：

在有限元仿真軟件中對于所述螺旋相位板和所述針尖進(jìn)行3D建模，以得到所述預(yù)設(shè)3D打印參數(shù)；以及

將已形成所述圓臺的經(jīng)拉錐光纖放置在飛秒激光3D光刻儀器中，并根據(jù)所述預(yù)設(shè)3D打印參數(shù)在所述圓臺上打印螺旋相位板和針尖打印。

8.一種用于原子力顯微鏡的掃描探針，其特征在于，包括：

如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的渦光光纖探針；

音叉，與所述渦光光纖探針連接；以及

原子力顯微鏡，與所述音叉連接。

9.一種微納操控系統(tǒng)，其特征在于，包括：

如權(quán)利要求8所述的用于原子力顯微鏡的掃描探針；以及

待測微納樣品，所述掃描探針中的渦光光纖探針適于操控旋轉(zhuǎn)所述待測微納樣品，以完成對于所述待測微納樣品的表面成像和/或力學(xué)探測。

10.如權(quán)利要求9所述的微納操控系統(tǒng)，其特征在于，還包括激光器，聚焦物鏡，耦合器以及單模光纖，其中，

所述渦光光纖探針中的光纖與所述耦合器相連，所述單模光纖和所述聚焦物鏡也與所述耦合器相連；

所述激光器在發(fā)射激光后，所述激光經(jīng)所述聚焦物鏡聚焦后在所述渦光光纖探針的針尖產(chǎn)生渦旋光束，且所述待測樣品位于所述渦旋光束的光路中。