本發(fā)明涉及光能聚焦領域。它基于微納米結構表層的金屬與空間光耦合所產生的表面等離子體波，通過該設計的三維結構，匯聚于結構的尖端，形成能量的聚焦。

背景技術：

如何聚焦激光能量，獲得尺寸更小的光斑是光能聚焦領域長期研究的問題。普通的光線光學采用的聚焦方案是使用凹凸透鏡等透鏡系統(tǒng)對空間平行光聚焦，由于光存在衍射極限，這種方法并不能得到尺寸到達幾十納米量級的光斑。波動光學采用的方案是利用波導結構將光這種電磁波轉化為波長更短的電磁波從而突破光的衍射極限，使光能被聚焦到幾十納米的量級。

光與厚度小于100納米的金或銀層耦合能在金屬表層激發(fā)表面等離子體波。一個具有尖端的三維金屬結構表面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x子體波會匯集于尖端并在尖端產生波的干涉。如果考慮到入射光為線偏振光，通常情況下對稱結構的尖端會產生摧毀性干涉，削弱聚焦能力。而非對稱結構的尖端產生建設性干涉，加強聚焦能力。

當前對于表面等離子體聚焦，研究人員設計的聚焦結構對于某一方向偏振的線偏振光具有很好的光能聚焦特性。但是問題在于，大部分的聚焦結構都存在對稱軸，調整偏振光的方向就可能造成聚焦效果的消失，此外單方向偏振光能量太弱，不能完全發(fā)揮聚焦的效果。因此對于普通光源照射的情況下，入射光的偏振沿著各個方向，如何利用所有偏振方向的線偏振光，并將其有效轉化為表面等離子體波在結構尖端產生聚焦，以求聚焦效果的最大化就是研究人員亟需解決的一個問題。而本發(fā)明由于在任意方向上都不存在對稱面，就能夠解決這個問題。

另外一個制約非對稱三維結構設計的一個重要因素在于結構的制作，通常研究人員的方法有化學腐蝕法，模板剝離法，反應離子蝕刻，聚焦離子束粉碎法。對于前三者而言制作的結構不容易控制，所產生的三維結構始終存在對稱軸，而對于聚焦離子束粉碎法，價格昂貴且不便于三維尺寸的制作。而當前設計的三維非對稱結構可以用3d打印系統(tǒng)進行生產，價格較聚焦離子束粉碎儀更為低廉，可行性好。制作的結構結合光纖可以制備成探針進行近場光學探測，成像等，具有極高的的科研應用價值與廣闊的市場應用前景。

技術實現要素：

技術問題：本發(fā)明目的是提供一種光聚焦結構，在寬光譜的照明條件下，將光能聚焦于三維結構的尖端。

技術內容：本發(fā)明是一種光聚焦結構，該結構是由光刻膠構成的三維立體的錐形非對稱結構，在該錐形非對稱結構的側面有兩個面是錐形的平面，另一個面是錐形的圓弧面，該錐形非對稱結構的底面為平面，在該錐形非對稱結構的表面鍍有金屬層。

所述錐形的圓弧面在錐形非對稱結構的底面上為一段圓弧，兩個錐形的平面在錐形非對稱結構的底面上分別為線段AB和線段OB+圓弧的半徑，其中線段AB＝OB，AB與OB互相垂直，角BOA等于45度。

所述三維立體的錐形非對稱結構高度與底面半徑之比為4∶1，在任意方向不存在對稱軸。

所述的金屬層的金屬為金或銀，厚度為50～80納米。

有益效果：該光能聚焦結構具有以下優(yōu)點：

1)聚焦光斑?。簩⑷肷涔怦詈铣山饘俦砻娴入x子體波在結構尖端聚焦，能夠突破衍射極限，使聚焦光斑直徑小于100納米。

2)能量利用效率高：該結構在任意方向都不存在對稱軸，從而在普通未經偏振處理的寬光譜光源照射的情況下，有效利用任意偏振方向的偏振光；

3)可行性高：借助市場上比較成熟的微納米結構3d打印技術，可以方便地制造這種結構。；

4)可擴展性高：可以將微納米結構構建在光纖的端面，可以方便將入射光導入光纖進行測試研究，在應用方面可以制造成光纖探針應用于近場光探測，單分子熒光成像等領域。

附圖說明

圖1為該三維非對稱結構等軸測視圖。

圖2為該三維非對稱結構俯視圖。

圖中有：割截點A，圓心O，割截線AB組成，其中AB與OB互相垂直。

圖3為底部向上的照明方式，箭頭方向代表入射光方向。

具體實施方式

本發(fā)明目的是提供一種光聚焦結構，在寬光譜的照明條件下，將光能聚焦于三維結構的尖端。

具體實施方案如下：

該結構是由光刻膠構成的三維立體的錐形非對稱結構，在該錐形非對稱結構的側面有兩個面是錐形的平面，另一個面是錐形的圓弧面，該錐形非對稱結構的底面為平面，在該錐形非對稱結構的表面鍍有金屬層。所述錐形的圓弧面在錐形非對稱結構的底面上為一段圓弧，兩個錐形的平面在錐形非對稱結構的底面上分別為線段AB和線段OB+圓弧的半徑，所述三維立體的錐形非對稱結構高度與底面半徑之比為4∶1，在任意方向不存在對稱軸。

結構高度80um，其立體結構如圖1所示；

結構底面以半徑為20um的圓形為基礎進行割截，具體尺寸設計如圖2所示，

其中A為割截點，OA為過割截點與圓心的連線，OA與OB成45度角；

在該結構表面鍍上金膜和銀膜，厚度為50～80納米。

照明采用底部向上的照明方式如圖3所示。