用于高质量点光源产生的SNOM光纤探针

点光源是光学领域中的一个理想化概念,指尺寸无限小,且均匀向各个方向发出光线的光源,其发出的光波在空间中呈完美的球面波前传播。尽管真实世界中不存在绝对的点光源,但通过纳米结构(如亚波长针孔、量子点、单分子发光体)或精密光学设计(如准直激光焦点),可逼近其物理特性,成为高精度光学测量、成像与通信系统的核心元件。

点衍射干涉仪(Point Diffraction Interferometer, PDI)是一种基于点光源概念的高精度光学测量装置,专为纳米级波前检测与光学系统性能评估而设计。其核心思想是通过微小针孔(通常直径数十至数百纳米)的衍射效应,将入射光波转换为接近理想的球面波前,并利用其与待测波前的干涉效应,实现对光学元件面形、相位分布及系统像差的超灵敏检测。这种“点光源”几乎不受入射波前畸变的影响,可视为理想参考光源。当波前检测精度小于λ/50,该点光源可以用于光刻机物镜、激光系统波前畸变的检测。

使用SNOM探针工艺制作的点光源是高效率产生近似理想球面波的一种方式,通常用于标定测量系统和作为干涉检测方案中的参考波前。通过收缩光纤出光口径,在光纤端面上制作纳米级开窗,通过点衍射原理产生近似理想球面波,具有高透过率、高精度球面波前、大数值孔径和高集成度的特点。与传统小孔衍射方案相比,透过率和集成度更高,与普通单模光纤相比,输出数值孔径能够更大,因此具有很好的发展前景。

我司2024年成功量产了国内首款高性能近场点光源产品,性能优于国外一流产品:NA>0.7, 532nm透过率>13%, 波前质量<5nm rms。(国外NT-MDT,T<5%)目前该产品已成功应用于深圳深圳某公司的物镜的检测,助力国产高端设备。这一突破不仅标志着我国在高精度近场光学器件领域实现自主可控,更直接助力国产半导体装备的升级迭代。

未来芯辰将进一步提升SNOM探针的核心性能指标,包括点光源波前质量和输出功率等,拓展在纳米光学测量、光刻技术中的高精度检测、材料表面形变监测、生物超分辨成像、近场非线性光学等领域的应用,推动国产高端光学器件的产业化进程。

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