一种抛物线型光纤探针制备技术的初探开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

就目前来看，光纤探针主要用于两个方面，一个是光纤光镊技术，另一个是扫描近场光学显微镜(scan-ning near-field optical microscope,snom)。

光纤光镊技术是一种新发展的以光纤探针为核心的光镊技术，较之传统光镊技术，光纤光镊系统以其结构简单，价格便宜，捕获范围大等优点，愈发受到人们重视。该系统是利用光纤探针出射的光场构成光镊，使光阱及其操纵与光学显微镜分离，简化了光镊仪器结构。而且，光镊微操纵系统简单适用，光纤可以深入样品室里形成光阱，捕获范围很大。光纤形成的光阱操纵灵活，被捕获的生物样品可以自由移动。光纤探针的制备是光纤光镊技术的重要一环，光纤探针的锥角大小等因素影响着光镊的捕获效果。

光纤探针的制作同时也是扫描近场光学显微镜中的一个关键技术。1984年有“光学听诊器”之称的原型近场光学显微镜的诞生，标志着人类第一次突破了光学显微镜分辨率的衍射极限。当我们能在极小尺度上对物质的结构有了某种控制手段时，我们能得到新的材料特性，做更多不同的事情。要想在原子和分子水平上制造材料和器件，就必须有能操纵纳米级结构、测量纳米级结构特性的微型仪器，扫描近场光学显微镜便应运而生。光纤探针技术是扫描近场光学显微镜的关键，光纤探针尖端孔径的大小、光传输的效率以及探针制作的重复性，是光纤探针最重要的技术指标，其中尖端锥角在很大程度上决定了探针的光传输性能，锥角越大，传输效率越高，且理论计算和实验均已证明针尖锥角在30°到50°之间就可获得理想的光传输率，除此以外，尖端的锥形轮廓也很重要，如双锥角尖端、三锥角尖端都提高了探针中光的传输率，因此制备尖端锐利、大锥角或多锥角的探针并提高制备重复性是近场光学显微镜探针研究的重点。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：深入了解光纤光镊的原理、光纤探针的制备方法、化学腐蚀法的原理和动态新月面腐蚀技术方案；实验探索动态腐蚀时间、光纤移动速率和方向对所制备的光纤探针一次、二次锥角以及表面平滑度的影响；通过对光纤移动速度、移动方向和腐蚀时间的控制制备抛物线型的探针。

目标：深入了解光纤探针的原理与制备方法，通过实验探究腐蚀时间、封闭液、光纤移动速率和方向对所制备的光纤探针一次二次锥角以及表面平滑度的影响，通过精密伺服电机驱动光纤在竖直方向移动并合理控制移动速度，利用纤芯和包层腐蚀速率的差异制备具有特定端面形貌—抛物线型的光纤探针。

技术方案：目前光纤探针的制备方法主要有熔拉法、腐蚀法、管腐蚀法、熔拉-腐蚀复合法等。其中化学腐蚀方法简单、低廉、重复性好，且可制作有较大锥角的探针，因此采用腐蚀法。实验主要分为

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需背景知识（如探针制备方法、化学腐蚀法的原理和机制）。

确定方案，完成开题报告。

第4-6周：采用静态腐蚀法，探索静态腐蚀时间（含弛豫时间）、封闭液的量对所制备的光纤探针一次、二次锥角以及表面平滑度的影响，制备具有二次锥角的光纤探针。

4. 参考文献（12篇以上）

1. liu b h, yang l j, wangy, et al. nano-manipulation performance with enhanced evanescent field close tonear-field optical probes[j]. optics communications, 2011, 284(12):3039-3046.

2. jean-baptiste d, sergeh, jochen f. single and dual fiber nano-tip optical tweezers: trapping andanalysis.[j]. optics express, 2013, 21(25):30521-31.

3. mononobe s. fabricationof a double-tapered probe with enhanced aspect ratio for near-field scanningoptical microscopy[j]. applied physics a, 2015, 121(4):1365-1368.

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