[发明专利]偏振分辨的表面等离激元共振光学测量系统

说明书

本发明涉及一种偏振分辨的表面等离激元谐振光学测量系统，包括有载物台、被测等离激元纳米结构、测谱主光路和成像光路。在实际应用中，仅需对测谱主光路焦点处于被测等离激元纳米结构区域内和区域外的透射光信号分别进行收集，即可快速获取等离激元纳米结构所对应的表面等离激元谐振的波峰位置和半高全宽，大大降低了表征偏振分辨的表面等离激元谐振光学性质的工作量和成本，为等离激元纳米结构的设计和应用提供了有效依据。

技术领域

本发明设计一种微纳光子测谱成像光学系统，尤其涉及一种偏振分辨的表面等离激元共振光学测量系统。

背景技术

表面等离激元共振是一种光子与等离激元纳米结构表面的自由电子相互作用过程中形成的电磁振荡，因其能够突破衍射极限以及实现局域电磁场增强，在超分辨率成像，生物医学热疗，拉曼光谱增强等领域得到广泛应用。对表面等离激元共振的光学表征，如共振峰的波长位置、共振峰的半高全宽等充分利用了共振效应。理论上，对于表面等离激元共振的光学表征既可以利用等离激元纳米结构的吸收光谱和散射光谱，还可以利用其消光光谱。目前大多采用明场或暗场散射光学显微镜——测量等离激元纳米结构的散射光谱，其优点在于光学分辨率较高，缺点在于成本高、结构复杂且难以测量偏振分辨的表面等离激元共振。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种简易、低成本的用于表征偏振分辨的表面等离激元共振的测谱和成像光学系统。

本发明的目的是这样实现的：一种偏振分辨的表面等离激元共振光学测量系统，包括有载物台、被测等离激元纳米结构、测谱主光路和成像光路，所述的测谱主光路至少包括一个白光光源、两根光纤、两个准直器、一个起偏器、一个半波片、两个共焦的聚光光学元件、一个分光光学元件和一个具有色散功能的光电探测器；所述的成像光路至少包括有两个共轭的聚光光学元件、一个分光光学元件和一个成像元件。

所述的测谱主光路中的光纤包括光纤一和光纤二，准直器包括有准直器一和准直器二，光纤一的一端与白光光源连接，光纤一的另一端与准直器一连接，光纤二的一端与准直器二连接，光纤二的另一端与具有色散功能的光电探测器连接；所述的测谱主光路中的共焦的聚光光学元件包括有聚光光学元件一和聚光光学元件二；所述的成像光路中的共轭的聚光光学元件包括有聚光光学元件三和测谱主光路中的聚光光学元件二；所述的测谱主光路与成像光路共用一个分光光学元件。

所述的被测等离激元纳米结构放置于两个共焦的聚光光学元件的共同焦点处，两个准直器位于两个共焦的聚光光学元件的两侧，两根光纤位于两个准直器的两侧，白光光源位于测谱主光路和成像光路的始端，起偏器和半波片沿光束传播方向依次位于准直器一和聚光光学元件一中间的某一位置，具有色散功能的光电探测器位于测谱主光路中沿光束传播方向的末端。

所述的聚光光学元件包含但不局限于透镜或物镜。

所述的起偏器包含但不局限于偏振片、具有起偏功能的分光棱镜或者立方体。

所述的分光光学元件包含但不局限于分光玻片、分光棱镜、分光立方体或光纤分束器。

所述的具有色散功能的光电探测器包含但不局限于单色仪、光谱仪或色散元件和示波器的组合。

所述的成像元件包含但不限于传统摄像机或由CCD、CMOS阵列所组成的数码摄像机，其波长感应范围包含白光光源光谱范围内的某一波段。

所述的白光光源是宽光谱光源，其光谱范围至少包含可见光波段。

本发明的有益效果：在实际应用中，仅需转动光学系统中的半波片即可定量改变激发光（白光光源）的偏振态，再分别对测谱主光路焦点处于被测等离激元纳米结构区域内和区域外的透射光信号进行收集，即可快速获取等离激元纳米结构所对应的表面等离激元谐振的波峰位置和半高全宽，大大降低了表征偏振分辨的表面等离激元谐振光学性质的工作量和成本，为等离激元纳米结构的设计和应用提供了有效依据。

附图说明