G - Physics – 01 – Q
Patent
G - Physics
01
Q
G01Q 60/22 (2010.01)
Patent
CA 2380149
A perpendicular-mode near-field scanning optical microscope (NSOM) utilizing a piezoelectric micro tuning fork as its height-sensing element is described. The present invention provides a method and apparatus for modifying and attaching an optical fiber to the tuning fork that allows the assembly to retain Q-factors up to 9000, substantially higher than those described so far in the literature for tuning-fork-based instruments. The method involves reducing the diameter of the cladding of the optical fiber down to the 17-25 µm using several chemical etching steps, before the fiber is attached to the tuning fork. A sharp upturn in the Q-factor is observed when the fiber diameter <i>d</i> drops below ~25 µm. An analysis, which shows that the stretching force constant of a bent fiber is proportional to <i>d</i>4, is used to account for the great sensitivity of the Q-factor to the fiber diameter. The high Q-factors resulted in improved force sensitivity and allowed us to construct a perpendicular mode instrument without the use of additional dithering piezoelements. An improved NSOM operating in the shear force mode is also provided by thinning the optical fiber length running down the length of one of the tines to a thickness in the range from about 50 to 60 µm.
On décrit un microscope à champ proche optique (MCPO) à mode perpendiculaire dans lequel l'élément de détection de la hauteur utilisé est une micro-fourchette d'étalonnage piézo-électrique. La présente invention concerne un procédé et un appareil qui permettent de modifier et d'attacher une fibre optique à la fourchette d'étalonnage pour permettre ainsi à l'ensemble de maintenir les facteurs Q jusqu'à 9000, ces facteurs étant sensiblement plus élevés que ceux décrits jusqu'à présent dans la littérature pour des instruments construits avec une fourchette d'étalonnage. Le procédé consiste à réduire le diamètre du revêtement de la fibre optique jusqu'à 17-25 µm au moyen de diverses étapes de gravure chimique avant de fixer la fibre à la fourchette d'étalonnage. On observe une brusque remontée du facteur Q lorsque le diamètre <i>d</i> de la fibre diminue en dessous de ~25 µm. Une analyse, qui montre que la constante de force d'étirement d'une fibre courbe est proportionnelle à <i>d</i>?4¿, est utilisée pour rendre compte de la forte sensibilité du facteur Q au diamètre de la fibre. Ces facteurs Q élevés ont produit une sensibilité améliorée à la force et nous ont permis de construire un instrument à mode perpendiculaire sans utiliser d'éléments piézo-électriques de juxtaposition supplémentaires. Un MCPO amélioré opérant en mode force de cisaillement est également produit, pour ce faire, on réduit sur sa longueur, la fibre optique courant sur la longueur d'une des dents à une épaisseur comprise entre environ 50 et 60 µm.
Davydov Dmitri N.
Haslett Thomas L.
Moskovits Martin
Shelimov Konstantin B.
Davydov Dmitri N.
Haslett Thomas L.
Hill & Schumacher
Moskovits Martin
Shelimov Konstantin B.
LandOfFree
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