基于微米空心波导的单粒子高效探测

• 作者: 张天才 张鹏飞 李刚
• 来源期刊: 光学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 量子光学 单粒子探测 空心波导 光与原子相互作用
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 量子光学
• 页码范围: 177-182
• 页数: 6页
• 分类号: O431.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202040.0327002

摘要

提出一种用于高效率收集单粒子荧光的锥形空心波导探针.在理论上采用数值模拟得到了锥形空心波导探针对单粒子荧光的收集效率.通过优化探针几何尺寸可得,单粒子为径向偏振时探针对单粒子荧光的收集效率最高为25.3％,普遍高于利用高数值孔径透镜的传统方法.综合发光粒子不同方向的偏振后可知,探针的平均收集效率可达21.7％,最优工作距离为0.75 μm.此外,探针对单个粒子荧光的收集效率和工作距离对于粒子发射光的波长不敏感,故此探针可以用于对具有不同波长的各类粒子和宽谱发光粒子的高效率探测.此探针直径为微米量级,易于与其他微纳结构结合.此探针可用于单原子、单分子、量子点、金刚石色心等粒子的高效率探测,并有望进一步用于化学、生物微小发光体等的探测.