近场光学与近场光学显微镜

近场光学是研究距离物体表面一个波长以内的光学现象的新型交叉学科。基于非辐射场的探测与成像原理,近场光学显微镜突破常规光学显微镜所受到的衍射极限,在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像与纳米尺度光谱研究。本文将讨论近场光学的基本原理,非辐射场的探测与高分辨率的关系;光学限阈及隐失场在近场光学中的重要性;以及近场信息的获取方法。对近场光学显微镜的主要类型及相应的仪器发展,分辨率,衬度原理做一综述。同时简要介绍近场光学显微镜在超高分辨率光学成像,近场局域光谱,高密度数据存储,在生命科学,单分子光谱,量子器件发光机制等领域中的应用。     

超近场光学扫描显微镜的研究

近场光学扫描技术是近年兴起的高新技术之一。超近场光学扫描尚未见报导。本讨论超近场光学扫描显微镜的工作原理及其超分辨理论。     

纳米小孔光学近场分布的研究

扫描近场光学显微镜突破了传统远场光学的衍射极限 ,能够获得超高光学分辨率。亚波长尺寸的小孔作为扫描近场光学显微镜中常用的金属膜光纤探针的简化模型。研究光透过小孔后的近场分布特性 ,对理解和分析探针在近场成像中的作用十分重要。采用时域有限差分 (FDTD)方法研究了无限大理想导体屏上纳米小孔的近场分布 ,计算结果表明 ,入射偏振光从小孔出射后发生了退极化 ,即出射光含有与入射光偏振方向垂直的电场分量。文中详细分析了小孔的近场分布特征与退极化之间的关系 ,研究了小孔的形状以及入射光偏振态对近场分布的影响     

近场光学显微法研究CdS及CdS_xSe_(1-x)一维纳米结构光学传输特性

利用扫描近场光学显微系统,研究了CdS及CdSxSe1-x一维纳米结构的荧光传输特性.实验表明光致荧光可以在直的或者弯曲的一维纳米结构中传输,并实现在纳米结构的端部出射.根据在不同激发光强度下的CdS纳米带端部的三维扫描近场光学像,分析了随着激发光强度增加,纳米带可能出现的受激发射现象.通过近场扫描成像,分析了CdSxSe1-x一维纳米结构光致荧光在结构端部的光出射现象.对于不同组分的CdSxSe1-x一维纳米结构分别测其原位以及传导一定距离之后的光致荧光谱,观测到红移现象.分析表明,红移是由于荧光在纳米结构的传输中的吸收效应造成的.对于CdS及CdSxSe1-x一维纳米结构的光学传输的研究,有助于发展新型功能的纳米器件.     

近场光学中的光纤探针技术及其在纳米生物领域的应用

该文讨论了近场光学的基本原理和非辐射场探测分辨率,并着重研究了近场扫描光纤探针的辐射机理及其在纳米生物领域的应用.     

近场光学显微术对凋亡HeLa细胞成像的探索

用扫描近场光学显微镜对凋亡的HeLa细胞进行了近场光学成像,得到优于光学衍射极限的光学分辨率.由于近场光学显微镜同时测量细胞表面形貌信息和透射光强信息,可以将细胞表面及其内部的物质结构特性和光学特性与空间位置相结合,获得凋亡细胞的结构信息与光学细节信息的对应关系.运用近场光谱方法在不同波长进行透射光谱成像时,不同波长的光在细胞内的传播与吸收所造成的光强分布存在显著差别,这种特性可以用于对细胞内不同组分的超高空间分辨率成像.结合近场光学成像和光谱成像结果,表明凋亡HeLa细胞内部为非均匀结构,并且其物质分布也极不均匀.研究表明,运用近场光学显微镜和近场光谱成像技术,不但提供优于衍射极限的高分辨本领,还可以提供生物细胞精细结构的更深层次的光学信息.     

有限厚导体屏上纳米小孔近场光学特性的研究

在Bethe小孔衍射偶极子理论模型和光波导理论的基础上,推导了有限厚导体屏上纳米小孔近场光强的分布公式,得到了小孔近场电磁场分布的严格解．计算结果不仅对深入了解近场光的辐射机理非常有益,而且可直接应用于非探针型近场光学显微镜中基码板的设计．     

近场扫描光学显微镜中的一种新型距离控制方法研究

近场扫描光学显微镜（ＮＳＯＭ）中，切向力的检测有两种方法：光学检测法和非光学检测法．目前普遍采用的非光学检测法，基本上是采用压电陶瓷产生振荡，检测振幅在切向力作用下的衰减，从而控制探针和样品的距离．文中提出了一种新型的近场距离控制方法，即利用双压电片产生振荡和进行检测．实验结果表明，此法可明显提高检测灵敏度．     

SNOM—对传统光学衍射极限的革命性突破

扫描近场光学显微镜的出现 ,对传统光学衍射极限产生了革命性的突破 ,实现了对亚微米甚至纳米尺度样品的光学成象 .通过与传统光学显微镜成象原理的对比 ,论述了扫描近场光学显微镜实现高分辨率成象的原理     

近场扫描光学显微镜中光纤探针的成象原理与设计

介绍了新近发展的近场扫描光学显微镜系统中光纤探针的成象原理和作用,并从光纤探针的结构、截止频率的估算和耦合效率等方面对影响探针中成象信号传输的几个设计因素进行了理论探讨。