SNOM 光纤探针传输效率的研究

ＳＮＯＭ光纤探针传输效率的研究张国平明海陈晓刚吴云霞谢建平（中国科学技术大学物理系合肥２３００２６）扫描近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）是一种新兴的超高分辨率光学显微镜，是扫描探针技术与光学显微技术相结合的产物。目前ＳＮＯＭ的纵向和横向分辨率已分别达到０．...     

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．     

近场光显微镜的研究

近场光显微镜（ＮＦＯＭ）是一种高分辩率的扫描探针显微镜。通过对ＮＦＯＭ的发展、原理进行了论述，并提出了一个实用的ＮＦＯＭ系统，完成了从扫描检测到计算机采集处理以及图象处理分析的全部工作。应用该系统，成功地对光栅、玻璃等样品采集成象，并进行了一些分析。结果表明该系统分辨率达到１００ｎｍ以上，ＮＰＯＭ对非导体材料特别是生物材料有着广阔的应用前景。     

SNOM 光纤锥微米区波场性质

ＳＮＯＭ光纤锥微米区波场性质陈晓刚明海张国平吴云霞谢建平（中国科学技术大学物理系合肥２３００２６）ＳＮＯＭ光纤锥的波场性质可以分为三个区域来讨论。以往的研究工作多集中在纳米区与近场的耦合问题。近年来有实验表明，近场光强与光纤锥的形状有关。本文利用局部...     

新型光纤探针的研制与应用

采用熔拉与腐蚀相结合的方法，制作出了能用于近场探测的新型光纤探针。该制作方法不需要复杂的仪器设备，具有费用低廉、重复性好等优点。镀金膜的直锥型光纤探针首次用于扫描隧道显微镜，由于针尖的曲率半径比铂铱针更小，因此可获得更精细的信息，并可提高图像的分辨率。弯曲型光纤探针固定于特别设计的支架后，可作为悬臂探针用于原子力显微镜和近场光学显微镜。最后讨论了针尖的不同形状及不同镀膜对实验结果的影响。     

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。     

光子扫描隧道显微镜的超衍射分辨的光子理论假说

光子扫描隧道显微镜（ＰｈｏｔｏｎＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，简称ＰＳＴＭ）的发明是在近场光学理论、全内反射理论、光纤技术、高灵敏度光电探测技术和计算机等获得重大进展的基础之上取得的，最近的研究结果表明其ＰＳＴＭ已实现１～３ｎｍ的超衍射极限的分辨率，如何解释ＰＳＴＭ能够获得如此高的超衍射极限分辨率？ＰＳＴＭ能获得的超衍射极限分辨率会是多少？本文提出一种关于ＰＳＴＭ的光子理论假说，这个假说是基于下面两个基本定律：１．光子不只是携带能量和光学信息的载体，也是具有一定空间尺寸的基本粒子２．当光子发生反射、折射、散射等时，仅改变它所携带的能量和光学信息，它的粒子尺寸并不改变，即ｐｈｏｔｏ＝常数．将上面两个基本定律应用于ＰＳＴＭ时，所谓“消逝场（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔｆｉｅｌｄ）”实际上乃是弱光子分布场，探测光纤尖端尺寸实际上相当于一个“门”，它控制着进入光纤的光子数量，通过一些计算，可获得如下几个结论：１．在ＰＳＴＭ的探测系统足够灵敏的条件下，探测光纤尖端的直径Ｄ和近场探测间距Ｚ是决定ＰＳＴＭ超级射分辨率的两个最重要的因索．２．ＰＳＴＭ分辨极限将产生在Ｄ＝ｐｈｏｔｏｎ和Ｚ＝ｐｈｏｔｏｎ．３Ｐ     

纳米生物领域对光纤探针技术的要求

扫描近场光学显微镜由于其超过常规光学显微镜的光学分辨能力及特殊功能,正在受到生命科学研究人员越来越多的关注。用时域有限差分法对三维光纤探针的Maxwell方程直接进行求解,获得了光纤探针的光强分布。计算结果表明,光纤探针中的光强分布呈固定的花样图形,其图形形状与光的偏振及针尖的结构有关,故对腐蚀锥和熔拉锥的传输特性进行分析比较,提出了在纳米生物领域对光纤探针的技术要求。     

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     

扫描近场光学显微镜的技术与应用

讨论了扫描近场光学显微镜的构造、工作原理及实际应用，并介绍了采用熔拉法和腐蚀法相结合的制作的掺Er^3 的自发辐射光纤探针。     

扫描探针显微术的应用（综述）

扫描探针显微镜（SPM）是扫描隧道显微镜（STM）,原子力显微镜（AFM）,近场光学显微镜（SNOM）等近几年发展起来的新型显微镜的总称,SPM的发展使得在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用成为可能,它为生物,医学等传统学科提供了一个崭新的研究工具。     

3－甲基－4－甲氧基－4’－硝基二苯乙烯的三阶非线性光学性质

在四氢呋喃溶液中测量了３－甲基－４－甲氧基－４’－硝基二苯乙烯（ＭＭＯＮＳ）的三阶非线性光学效应．发现其在１．０６μｍ处具有较大的非共振二阶非线性光学超极化率，并据此计算了其晶体的三阶非线性光学系数，χ（３）＝２．５２ｎｍ２／Ｖ２，与著名的ＰＩＳ同数量级．非线性光学响应时间小于５０ｐｓ，表明ＭＭＯＮＳ的非线性光学效应是由于分子中π－电子的极化引起的．此结果表明ＭＭＯＮＳ可能成为有价值的非线性光学材料．     

共焦扫描显微成像系统的部分相干光学传递函数

共焦扫描显微成像系统（ Ｃ Ｓ Ｏ Ｍ） 是以共焦原理为基础,集扫描技术和数字图像处理技术为一体的高精度的成像系统。系统空间滤波器孔径大小和探测物体的离焦量大小都会影响系统的成像质量,这反映了系统的光学传递函数（ Ｏ Ｔ Ｆ） 有着明显的变化。导出了 Ｃ Ｓ Ｏ Ｍ 系统的部分相干 Ｏ Ｔ Ｆ,并给出了不同离焦量的 Ｏ Ｔ Ｆ 变化曲线。     

显微术浅议

1显微术发展历史及现状人类总是不断地探索更小尺度的自然现象。近年来,光学这门自然科学里最古老的学科,也随着这个时代潮流焕发出崭新的生命力,诞生了近场光学显微镜这种新的观测工具,使得人们能够观测纳米尺度的光学现象。传统的光学显微镜是以光学透镜为主体,利用透镜能将物体放大成像的功能而制成的。一般的,单级透镜能将物体放大几十倍,级联使用可达到千倍以上。从根本上说,光的衍射效应限制了光学显微镜进一步提高分辨率的可能性。根据瑞利判据,光学成像系统的分辨率δx≥0.61λ/N.Sinθ,其中λ为光波波长,N.Sinθ为光学成像系统的数值孔径,对于单透镜,它等于透镜的直径与焦距的比值。由此可见,提高分辨率的方法有三个途径(1)选择更短的波长。(2)用折射率很高的材料以提高N。(3)增大显微镜的孔径角θ。而通过这几个途径来得到更大放大倍数、更高分辨率的显微镜,在可见光范围内没有多少改善的余地,也受到许多技术上的制约。上世纪80年代以来,随着科学与技术向小尺度与低维空间的推进与扫描探针显微技术的发展,在光学领域中出现了一个新型交叉学科一近场光学。近场光学对传统的光学分辨极限产生了革命性的突破。与传统光学显微镜相比,近场光学显微镜最大区别在于(1)以纳米级的光学探针代替了传统光学显微镜镜头(2)在探测过程中探针被控制在样品表面一个波长以内的近场区域。而样品表面的近场区域内存在携带物体表面精细结构信息的非辐射场,所以,处于近场区域内的探针可探测到亚微米级的光学信息,突破了瑞利衍射极限的限制。在理论上,其分辨率是无限大的,但由于技术上探针针尖不能做的无限小,探针也不能太接近样品表面,所以在实际应用中,分辨率还是有限的。1982年,瑞士苏黎士IBM的宾尼和罗雷尔制成了世界上第一台扫描隧道显微镜(STM),极大地提高了观测灵敏度,比传统电子显微镜提高了两个数量级。在被应用到光学领域时,极大的推动了扫描近场光学显微镜(SNOM)的诞生和发展。1984年瑞士苏黎士IBM研究小心用金属镀膜的石英晶体尖端制成的纳米尺寸光孔作为探针制成了世界上第一台近场光学显微镜,同时美国康乃尔大学用微毛细管拉成的极细光孔为探针制成了近场光学显微镜。从此,近场光学显微镜走向成熟,并广泛应用于许多微观现级观测领域。     

敲击模式扫描近场光学显微镜

为了实现敲击模式的扫描近场光学显微镜 ,采用以石英音叉为灵敏探测器件 ,将光纤探针垂直音叉侧臂粘接 ,使探针在垂直样品的方向上振动 ,以“敲击”方式探测样品表面的信息 ,实现近场范围的高度控制。仪器结构紧凑 ,操作方便 ,灵敏度高 ,可用于液体环境下的样品探测 ,在对样品形貌进行探测的同时可实现对光信号的调制。将这种探测模式应用于实验 ,获得 2 40 0线 /mm光栅、光盘母盘和生物细胞的形貌图像。实验证明 :这种探测方式分辨率优于 2 0 0 nm,适用于不同硬度的样品 ,可以作为材料学、生物学等领域的有力工具。     

电化学扫描微探针技术在固—液界面表征和修饰中的应用

固－液界面（主要指电化学界面）是进行物理化学过程的重要场所,而界面的微观结构起着十分关键的作用。电化学扫描探针显微镜（ＥＣＳＰＭ）已成为研究固－液界面结构的有力的工具。主要包括电化学扫描隧道显微镜（ＥＣＳＴＭ）、电化学原子力显微镜（ＥＣＡＦＭ）和扫描电化学显微镜（ＳＥＣＭ）。结合实验室近年来的研究工作和最新结果。从方法论的角度讨论ＥＣＳＰＭ特点、固－液体系在ＥＣＳＰＭ表面研究和表面修饰加工中所具有     

近场光学和单分子操纵（综述）

介绍了近场光学显微镜（SNOM）,原子力显微镜（AFM）,扫描隧道显微镜（STM）和光镊（OPTICAL TWEEZERS）等相关技术的原理。这些技术突破了传统显微镜的衍射极限对分辨率的限制,可以对单个分子进行探测和操纵,因此在物理、化学、生物、医学、材料学以及微电子学等方面都有广泛的应用前景。     

APPROXIMATE SOLUTIONS OF SOME BOUNDARY VALUE PROBLEMS FOR PARABOLIC EQUATIONS AND THEIR ERROR ESTIMATES

ＡＰＰＲＯＸＩＭＡＴＥＳＯＬＵＴＩＯＮＳＯＦＳＯＭＥＢＯＵＮＤＡＲＹＶＡＬＵＥＰＲＯＢＬＥＭＳＦＯＲＰＡＲＡＢＯＬＩＣＥＱＵＡＴＩＯＮＳＡＮＤＴＨＥＩＲＥＲＲＯＲＥＳＴＩＭＡＴＥＳＨｕＭｉｎｄｅ（胡敏德）；ＷｅｎＧｕｏｃｈｕｎ（闻国椿）（Ｌｏｇｉｓｔ...     

共焦扫描显微成像系统的非相干光学传递函数

共焦扫描光学显微（ＣＳＯＭ）系统有透射式和反射式、相干光和非相干光荧光等类型。ＣＳＯＭ 系统的平面分辨率和纵深分辨率依赖于放置在光电探测器前面的空间滤波器的孔径大小。根据不同孔径计算反射式荧光ＣＳＯＭ 系统的非相干光学传递函数,并进一步说明反射式荧光ＣＳＯＭ系统的成像特性对孔径的依赖关系