[发明专利]基于同轴双波导光纤的光学纳米天线探测器及其制备方法

权利要求书

1.基于同轴双波导光纤的光学纳米天线探测器，其特征是：所述光学纳米天线探测器主要由一段同轴双波导光纤（ 1） 组成，同轴双波导光纤（ 1） 的一个纤端经过研磨形成纤端圆锥台（ 2） ，而纤端圆锥台（ 2） 的端面上沉积有二维阵列金属光学天线（ 3） ；这里，同轴双波导光纤（ 1） 包含包层（ 4） 、中央纤芯（ 5） 以及环形纤芯（ 6） ，包层（ 4） 、中央纤芯（ 5） 和环形纤芯（ 6） 三者的中心同轴；一方面，中央纤芯（ 5） 或环形纤芯（ 6）传输的传导光波（ 7） 直接或经过纤端圆锥台（ 2） 全内反射后作用在二维阵列金属光学天线（ 3） 上，两者相互作用后激发出光辐射场信号（ 8） ；另一方面，光辐射场信号（ 8）作用于二维阵列金属光学天线（ 3） 后形成信号光波（ 9） ，然后直接被中央纤芯（ 5） 接收或者经过纤端圆锥台（ 2） 收集后被环形纤芯（ 6） 接收， 其中，二维阵列金属光学天线（ 3） 采用原子光刻技术来制备，将纤端圆锥台（ 2） 对准原子炉的喷口，然后向同轴双波导光纤（ 1） 的环形纤芯（ 6） 中通入激光后形成环形传导光波，再经过纤端圆锥台全内反射后，交汇在光纤端面形成强聚焦干涉光场，当由原子炉中喷射出的中性金属原子束经过激光束的准直和冷却后射向同轴双波导光纤（ 1） 纤端时，金属原子束在强聚焦干涉光场的周期性光学力的作用下，其密度分布被调控，形成与光场强度分布一致的周期性结构，使得金属原子沉积在光纤端的光场干涉区，形成二维阵列金属光学天线（ 3） 。

2.根据权利要求1所述的基于同轴双波导光纤的光学纳米天线探测器，其特征是：所述的基于同轴双波导光纤的光学纳米天线探测器的制备方法如下：(1)先采用组棒法制作同轴双波导光纤预制棒并放置于光纤拉丝塔上拉制出同轴双波导光纤；(2)取一段同轴双波导光纤，用光纤夹具固定其一端，然后把纤端放置于光纤研磨盘上，光纤夹具与光纤研磨盘都能绕各自的中轴自转，通过控制同轴双波导光纤与光纤研磨盘盘面法线的夹角来制备具有不同张开角的纤端圆锥台。

3.根据权利要求1所述的基于同轴双波导光纤的光学纳米天线探测器，其特征是：同轴双波导光纤纤端圆锥台的底角θ满足以下关系：θ≥arcsin(n_m/n₁)，其中n_m为光纤纤端周围环境的折射率，n₁为环形纤芯的折射率。

4.根据权利要求1所述的基于同轴双波导光纤的光学纳米天线探测器，其特征是：所述的纤端圆锥台也可以是旋转对称弧形圆台。

5.根据权利要求2所述的基于同轴双波导光纤的光学纳米天线探测器，其特征是：所述的同轴双波导光纤的环形纤芯中的传输光波经过纤端圆锥台全内反射后，也可以交汇在纤端圆锥台的内部。