[发明专利]一种低温扫描激光显微镜的光学系统

说明书

技术领域

本发明属于用于研究微观机理的小型设备技术领域，具体涉及一种扫描激光显微镜的光学系统。

背景技术

随着微加工技术的发展，电子元器件的尺寸已经到了微米甚至是纳米量级。由于器件尺度的减小，无论是基于半导体材料，还是基于超导材料的电子器件，其内部存在的热现象都对器件工作状态有着重要的影响。某些特殊的电子器件，由其材料决定，必须工作在极端条件下（如基于超导材料的超导电子器件需工作在低温环境），这时热效应的影响就更加显著。在利用这些器件宏观效应（如基于BSCCO高温超导材料的太赫兹辐射源）的同时，希望能更深入地研究这些器件工作的微观机制，其内部的自热现象，电磁场的分布等影响器件表现的各种因素。然而这些电子器件的尺寸和工作温度条件，给研究其内部的微观机制提出了苛刻的要求。现有的研究设备，还不能完全满足使用需求。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种扫描激光显微镜的光学系统，使用环形器和渐变折射率棱镜，有效地减小光学系统复杂度和相应的体积，满足使用需求。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种扫描激光显微镜的光学系统，包括激光器、环行器、光电探测器、光纤和渐变折射率棱镜；所述的激光器、光电探测器和光纤均与环行器相连，所述的渐变折射率棱镜与光纤相连。

所述的环行器用于隔离激光器出射的激光和从样品上反射的激光；从激光器出射的激光通过环形器耦合至光纤中，从样品上反射的激光经环形器耦合到光电探测器上。

所述的光电探测器用于检测从样品上反射的激光的光强。

所述的渐变折射率棱镜设在扫描激光显微镜的恒温器内部。

所述的环行器设在扫描激光显微镜的恒温器外部。

所述的渐变折射率棱镜将从光纤上出射的激光聚焦成大小为1微米的光斑。

本发明的扫描激光显微镜的光学系统，激光器出射的激光通过环形器、光纤、渐变折射率棱镜后，可得到大小约为1微米的光斑，该光斑可对扫描激光显微镜研究的样品进行局部加热，从而观察样品的热学和电学信号。从样品表面反射的激光经渐变折射率棱镜、光纤、环行器后，被光电探测器接受，由此可得到样品表面的光学成像。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点包括：该扫描激光显微镜的光学系统，使用环形器和渐变折射率棱镜，有效地减小了光学系统复杂度和相应的体积，便于集成在扫描激光器显微镜内部，用于低温扫描激光显微镜中，从而能够研究小尺寸、对工作温度有具体要求的器件内部发生的热学和电学相关的物理现象，满足使用需求。

附图说明

图1是扫描激光显微镜的光学系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，扫描激光显微镜的光学系统，主要结构包括激光器1、环行器2、光电探测器3、光纤4和渐变折射率棱镜5。激光器1、光电探测器3和光纤4均与环行器2相连，渐变折射率棱镜5与光纤4相连。其中，渐变折射率棱镜5设在低温扫描激光显微镜的恒温器内部，环行器2设在扫描激光显微镜的恒温器外部，通过光纤4连接。

激光器1，产生低温扫描激光显微镜工作所需的激光。环行器2，用于隔离激光器出射的激光和从样品上反射的激光。从激光器出射的激光通过环形器耦合至光纤中，从样品上反射的激光经环形器耦合到光电探测器上。光电探测器3，用于检测从样品上反射的激光强。光纤4，用于将传输激光，将从环形器耦合进入的激光传输至渐变折射率棱镜中。渐变折射率棱镜5，用于汇聚，从光纤上耦合进入的发散的激光。激光器1出射的激光通过环形器2、光纤4、渐变折射率棱镜5后，可得到大小约为1微米的光斑，该光斑可对扫描激光显微镜研究的样品进行局部加热，从而观察样品的热学和电学信号。从样品表面反射的激光经渐变折射率棱镜5、光纤4、环行器2后，被光电探测器3接受，由此可得到样品表面的光学成像。

该光学系统，工作时，首先打开激光器和光电探测。通过移动固定该光学系统的扫描激光显微镜的位移台，将激光逐渐聚焦到样品上，读取光电探测器的输出值。当光电探测器的示数最大时，激光的焦点正位于样品的表面。此时，便可以进行扫描激光显微镜的测量。