光纤微探针制作及传输性能研究(3)

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2 纳米光纤微探针的制作方法

2.1 纳米光纤微探针的评价标准

为了得到样品的精细结构测试信息，就要求制备出高质量的纳米光纤微探针，在制备的过程中我们需要考虑如下三个因素：一是光纤探针需要具有尽可能小的孔径，即针尖的尖端尺寸尽可能的小，因为针尖制作的越小，就能获得更小的通光口径，而通光口径越小，就会获得更高的分辨率。二是要使通过小孔的光量尽可能大，所以要求针尖尽可能的短。因为探针的光通过率取决于探针的针尖长度，针尖的长度越长，光在传播过程中的损耗就越大。因而在针尖孔径相同的情况下，针尖的长度越短就会获得越高的光通过率，同时探针针尖越短就意着探针会具有更大的圆锥角，当探针针尖的圆锥角较大的时候，光线可以有效地传播到探针针尖，具有较高的光通过率。三是探针表面要有一定的光滑程度，因为若是表面粗糙度太大，会对将来应用时的镀膜工作有直接影响，表面过于粗糙会造成金属膜层厚度不均匀，出现漏光的现象，因此认为光纤微探针的直径、锥角的大小、表面的粗糙度是影响光纤微探针质量的三个主要因素，从而要求制备出的光纤微探针具有孔径小、圆锥角大、表面光滑的特点。

2.2 纳米光纤微探针的制备方法选择

首先研究一下现有的各种制作纳米光纤微探针的方法的优缺点，从而可以从中选择出较为合适的实验方法。

2.2.1 拉伸法

利用拉伸法制备纳米光纤微探针的方法如下，首先将光纤中间的一段利用光纤剪去除外部涂覆层，将处理好的光纤放在反射镜中，使用一台CO2激光器通过反射镜去加热已经处理过的一段光纤，这是由于在反射镜中比较容易在加热的过程中进行温度的控制[8、25-26]。然后将处理好的光纤的两端利用夹子固定在两头的拉力装置上。在对光纤加热的同时，沿着光纤中心主轴线的方向进行拉伸，就可以在加热的拉伸处逐渐形成两个纳米光纤微探针。与此同时，在进行拉伸的时候改变对光纤加热的温度，可以得到不同直径的纳米光纤微探针。这种拉伸法的制备技术制备纳米光纤微探针十分迅速，大概只需要3秒的时间，并且这种技术本身较为简单，具有较好的重复性。相比于其他方法，制作纳米光纤微探针使用的拉伸设备的价格十分高昂。用拉伸法制作的纳米光纤微探针，针尖直径较小，表面较为光滑，但是由于拉力的作用，制得的探针锥角较小。锥角较小光的通过率就会较低，并且由于拉伸设备的成本问题，这种方法实现商用化的难度较大，因而很多研究者多采用化学腐蚀法或者化学腐蚀法与拉伸法相结合的方法进行纳米光纤微探针。文献综述

2.2.2 化学腐蚀法

自从Turner1983年发明化学腐饰法制备纳米光纤探针之后，由于这种方法廉价并且实用，因而吸引大部分研究者的注意[27]。化学腐蚀法腐蚀液一般使用HF酸溶液，有研究者配合无水乙醇和去离子水按照一定比例混合使用。将确定好的腐蚀液装在拥有较好透明度的PP管中，在使用的腐蚀液上方加入约5mm厚的油脂作为密封层，这层油膜可以防止HF酸溶液的挥发。