基于新型光學芯片的熒光輻射場調(diào)控.pdf

1、熒光技術(shù)在光學成像，生命科學，化學分析等領(lǐng)域有著重要的應用，提高熒光的探測效率和探測靈敏度一直是人們重點研究的問題。近年來，隨著微納加工技術(shù)日趨設(shè)成熟，基于微納復合結(jié)構(gòu)的新型光學芯片越來越多的被用來實現(xiàn)熒光輻射場的調(diào)控。本論文主要提出了幾種新型的光學芯片，通過對微納復合結(jié)構(gòu)中的模式進行分析，利用本征場與激發(fā)的熒光分子的耦合，實現(xiàn)對光場強度、方向、以及偏振等特性的調(diào)控;利用后焦面成像系統(tǒng)，對耦合輻射場的光學行為進行表征，并且基于此提出了光

2、學參數(shù)測量新方法。利用微納加工制作的光學芯片結(jié)構(gòu)緊湊，有利于結(jié)構(gòu)的小型化和一體化，在熒光顯微成像，藥物檢測，以及傳感分析等領(lǐng)域有重要的應用前景。
　　本論文主要包括以下幾方面的內(nèi)容:
　　1.自主搭建了后焦面成像系統(tǒng)。利用后焦面表征光場的輻射角度、強度、偏振等信息，系統(tǒng)的分析了后焦面上某一點位置所對應的輻射角。并且通過后焦面上角度的變化，可以得到相應模式的波矢變化，可用于薄膜、液體等折射率及厚度測量。
　　2.設(shè)計了基

3、于介質(zhì)光柵實現(xiàn)表面波耦合輻射光場在自由空間收集的光學芯片。激發(fā)的熒光分子與表面波的耦合出射能夠?qū)崿F(xiàn)熒光的定向輻射，提高靈敏度。利用結(jié)構(gòu)底部的亞波長介質(zhì)光柵，實現(xiàn)了對輻射場的進一步調(diào)制，從而能夠在自由空間收集。
　　3.提出了小孔-Tamm復合結(jié)構(gòu)，利用轉(zhuǎn)移矩陣方法分析了光場在結(jié)構(gòu)中的傳輸與共振模式，通過FDTD模擬該結(jié)構(gòu)與激發(fā)的熒光分子相耦合的遠場信息。證明了遠場輻射方向、輻射強度可以通過改變出射波長、偶極子位置、小孔尺寸來調(diào)控。

4、
　　本論文的創(chuàng)新點主要包括:
　　1.搭建的后焦面成像系統(tǒng)集光源、透鏡組和濾波片組于一體，可以切換白光和激光作為光源，選擇合適的波長，并且可以同時對前、后焦面成像?？梢灾庇^的表征熒光分子與光學芯片耦合后的方向與強度信息，具有很高的靈活性和實用性。
　　2.首次提出利用介質(zhì)光柵實現(xiàn)表面波耦合輻射場在自由空間的收集，并且刻寫了二維光柵，實現(xiàn)了多個方向上光場的調(diào)制，和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的表面波耦合輻射相比，這一新型微納結(jié)構(gòu)提高了熒光