一種低溫掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，包括激光器、環(huán)行器、光電探測器、光纖和漸變折射率棱鏡；所述的激光器、光電探測器和光纖均與環(huán)行器相連，所述的漸變折射率棱鏡與光纖相連。該掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，使用環(huán)形器和漸變折射率棱鏡，有效地減小了光學系統(tǒng)復雜度和相應的體積，便于集成在掃描激光器顯微鏡內(nèi)部，用于掃描激光顯微鏡中，從而能夠研究小尺寸、對工作溫度有具體要求的器件內(nèi)部發(fā)生的熱學和電學相關的物理現(xiàn)象，滿足使用需求。
【專利說明】 一種低溫掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于用于研究微觀機理的小型設備【技術領域】，具體涉及一種掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著微加工技術的發(fā)展，電子元器件的尺寸已經(jīng)到了微米甚至是納米量級。由于器件尺度的減小，無論是基于半導體材料，還是基于超導材料的電子器件，其內(nèi)部存在的熱現(xiàn)象都對器件工作狀態(tài)有著重要的影響。某些特殊的電子器件，由其材料決定，必須工作在極端條件下(如基于超導材料的超導電子器件需工作在低溫環(huán)境)，這時熱效應的影響就更加顯著。在利用這些器件宏觀效應(如基于BSCCO高溫超導材料的太赫茲輻射源)的同時，希望能更深入地研究這些器件工作的微觀機制，其內(nèi)部的自熱現(xiàn)象，電磁場的分布等影響器件表現(xiàn)的各種因素。然而這些電子器件的尺寸和工作溫度條件，給研究其內(nèi)部的微觀機制提出了苛刻的要求?，F(xiàn)有的研究設備，還不能完全滿足使用需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，使用環(huán)形器和漸變折射率棱鏡，有效地減小光學系統(tǒng)復雜度和相應的體積，滿足使用需求。
[0004]技術方案:為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
一種掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，包括激光器、環(huán)行器、光電探測器、光纖和漸變折射率棱鏡；所述的激光器、光電探測器和光纖均與環(huán)行器相連，所述的漸變折射率棱鏡與光纖相連。
[0005]所述的環(huán)行器用于隔離激光器出射的激光和從樣品上反射的激光；從激光器出射的激光通過環(huán)形器耦合至光纖中，從樣品上反射的激光經(jīng)環(huán)形器耦合到光電探測器上。
[0006]所述的光電探測器用于檢測從樣品上反射的激光的光強。
[0007]所述的漸變折射率棱鏡設在掃描激光顯微鏡的恒溫器內(nèi)部。
[0008]所述的環(huán)行器設在掃描激光顯微鏡的恒溫器外部。
[0009]所述的漸變折射率棱鏡將從光纖上出射的激光聚焦成大小為I微米的光斑。
[0010]本發(fā)明的掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，激光器出射的激光通過環(huán)形器、光纖、漸變折射率棱鏡后，可得到大小約為I微米的光斑，該光斑可對掃描激光顯微鏡研究的樣品進行局部加熱，從而觀察樣品的熱學和電學信號。從樣品表面反射的激光經(jīng)漸變折射率棱鏡、光纖、環(huán)行器后，被光電探測器接受，由此可得到樣品表面的光學成像。
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點包括:該掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，使用環(huán)形器和漸變折射率棱鏡，有效地減小了光學系統(tǒng)復雜度和相應的體積，便于集成在掃描激光器顯微鏡內(nèi)部，用于低溫掃描激光顯微鏡中，從而能夠研究小尺寸、對工作溫度有具體要求的器件內(nèi)部發(fā)生的熱學和電學相關的物理現(xiàn)象，滿足使用需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0014]如圖1所不,掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng),主要結構包括激光器1、環(huán)行器2、光電探測器3、光纖4和漸變折射率棱鏡5。激光器1、光電探測器3和光纖4均與環(huán)行器2相連，漸變折射率棱鏡5與光纖4相連。其中，漸變折射率棱鏡5設在低溫掃描激光顯微鏡的恒溫器內(nèi)部，環(huán)行器2設在掃描激光顯微鏡的恒溫器外部，通過光纖4連接。
[0015]激光器1，產(chǎn)生低溫掃描激光顯微鏡工作所需的激光。環(huán)行器2,用于隔離激光器出射的激光和從樣品上反射的激光。從激光器出射的激光通過環(huán)形器耦合至光纖中，從樣品上反射的激光經(jīng)環(huán)形器耦合到光電探測器上。光電探測器3，用于檢測從樣品上反射的激光強。光纖4，用于將傳輸激光，將從環(huán)形器耦合進入的激光傳輸至漸變折射率棱鏡中。漸變折射率棱鏡5，用于匯聚，從光纖上耦合進入的發(fā)散的激光。激光器I出射的激光通過環(huán)形器2、光纖4、漸變折射率棱鏡5后,可得到大小約為I微米的光斑，該光斑可對掃描激光顯微鏡研究的樣品進行局部加熱，從而觀察樣品的熱學和電學信號。從樣品表面反射的激光經(jīng)漸變折射率棱鏡5、光纖4、環(huán)行器2后，被光電探測器3接受，由此可得到樣品表面的光學成像。
[0016]該光學系統(tǒng)，工作時，首先打開激光器和光電探測。通過移動固定該光學系統(tǒng)的掃描激光顯微鏡的位移臺，將激光逐漸聚焦到樣品上，讀取光電探測器的輸出值。當光電探測器的示數(shù)最大時，激光的焦點正位于樣品的表面。此時，便可以進行掃描激光顯微鏡的測量。
【權利要求】
1.一種掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，其特征在于:包括激光器(I)、環(huán)行器(2)、光電探測器(3)、光纖(4)和漸變折射率棱鏡(5);所述的激光器(I)、光電探測器(3)和光纖(4)均與環(huán)行器(2)相連，所述的漸變折射率棱鏡(5)與光纖(4)相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，其特征在于:所述的環(huán)行器(2)用于隔離激光器(I)出射的激光和從樣品上反射的激光；從激光器(I)出射的激光通過環(huán)形器(2)耦合至光纖(4)中，從樣品上反射的激光經(jīng)環(huán)形器(2)耦合到光電探測器(3)上。
3.根據(jù)權利要求1所述的掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，其特征在于:所述的光電探測器(3)用于檢測從樣品上反射的激光的光強。
4.根據(jù)權利要求1所述的掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，其特征在于:所述的漸變折射率棱鏡(5)設在低溫掃描激光顯微鏡的恒溫器內(nèi)部。
5.根據(jù)權利要求1所述的掃描激光顯微鏡的光學系統(tǒng)，其特征在于:所述的環(huán)行器(2)設在掃描激光顯微鏡的恒溫器外部。
6.根據(jù)權利要求1所述光學系統(tǒng)，其特征在于:所述的漸變折射率棱鏡(5)將從光纖上出射的激光聚焦成大小為I微米的光斑。
【文檔編號】G01N21/84GK104374778SQ201410694429
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權日:2014年11月27日
【發(fā)明者】王華兵, 周憲靖, 袁潔, 吳培亨 申請人:南京大學