化学奖：突破光学显微镜衍射极限

2014年10月8日，诺贝尔评选委员会宣布将化学奖授予德国科学家施泰方·海尔（Stefan Hell）和美国科学家埃里克·白兹格（Eric Betzig）、威廉姆·莫纳尔（William Moerner），以表彰他们在超高分辨率荧光显微技术领域的贡献。     

光学显微术的进展

介绍了近场光学显微术的发展及扫描近场光学显微镜,展望近场光学技术的发展,探讨了近场光学显微术目前存在的一些问题和需要解决的问题.     

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。     

突破衍射极限的超透镜

由于衍射的存在,传统光学成像系统的分辨率受到极大的限制,突破不了阿贝极限.新型异质材料所形成的"超透镜"却突破了这种极限限制,从而使得完美成像不再只是一个梦想.本文主要介绍这种超透现象的物理原理及研究进展.     

突破衍射极限的超透镜

由于衍射的存在,传统光学成像系统的分辨率受到极大的限制,突破不了阿贝极限.新型异质材料所形成的超透镜却突破了这种极限限制,从而使得完美成像不再只是一个梦想.本文主要介绍这种超透现象的物理原理及研究进展.     

小孔近场衍射的矢量与标量角谱理论研究

文章依据角谱理论研究了,纳米小孔的近场衍射,采用矢量和标量角谱理论研究了电磁场的矢量性和衍射场中倏逝波对纳米小孔近场衍射的影响,给出了小孔近场衍射的数学表达式．理论计算了纳米尺寸下小孔的横向和纵向近场衍射光强分布,并获得了电磁场的矢量性和衍射倏逝波在小孔近场衍射的作用.     

光学小波变换的伸缩因子极限

分析了光学小波变换的伸缩因子极限，并对几种典型小波函数的伸缩因子极限作了计算．     

超分辨近场光学成像技术及其产业开发

超分辨近场光学成像技术是当前国内外一个重要的高新技术前沿课题，也将是我国21世纪初应该发展的一项高新技术产业。文中介绍了我国自1991年以来开拓研究的进展，探讨了国际学术界及产业开发中当前存在的主要问题，提出了各类超分辨扫描模式成像公式的乘法表达式，并作了分析比较。为解决消除假像和从有形貌等混合图像中分离纯光学图像两大难题，作者曾于1993年和1996年提出两项发明专利，为发展我国的该产业解决了两大技术关键。     

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。     

环境温度变化对双波段谐衍射光学元件衍射效率的影响

基于二元光学元件的位相延迟表达式,推导出谐衍射光学元件随环境温度影响的位相延迟表达式、衍射效率表达式和带宽积分平均衍射效率表达式.定性分析了谐衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率与环境温度变化的关系.从理论上解释了谐衍射光学元件的特性,确定了谐衍射光学元件衍射波峰随环境温度变化的现象与变化规律.分析表明:在双波红外范围内,谐衍射光学元件的谐波长随环境温度升高向长波方向漂移,随环境温度降低向短波方向漂移.环境温度变化对谐衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的影响较大.因此谐衍射光学元件只能应用于波段较窄、温度变化范围较小的折衍射混合成像光学系统中.     

光学衍射实验的MATLAB仿真

本文基于光学单缝、圆孔和多缝衍射进行了理论分析,通过MATLAB对单缝、圆孔多缝衍射进行了计算机仿真,研究结果为光学衍射实验教学提供新的教学手段.     

光学衍射图像的计算机模拟

本文基于电磁波标量衍射理论,利用计算机模拟仿真了光在圆孔和矩孔的夫郎和费衍射图样,分析了衍射光斑尺寸与波长、孔尺寸间的关系.     

标量衍射宽角度近场近似与方孔衍射的数值模拟算法

菲涅耳近似本质上是旁轴近似,当离轴的观察点距离衍射屏非常近时,菲涅耳近似引入的误差通常是不可忽视的。基于围绕坐标原点到场点的距离进行泰勒展开的近似方法,能有效地用于计算宽角度近场衍射,MATLAB仿真给出了清晰直观的结果。     

用于惯性约束核聚变(ICF)激光驱动系统中集成衍射光学元件的特性研究

基于标量衍射理论，分析了集成光束采样光栅和色分离光栅于一体的衍射光学元件的衍射效率，及其结构和主光束低频波前畸变量的关系。并将其衍射效率、能量损耗以及分离角，和使用单个的采样光栅和色分离光栅进行了比较。计算分析表明，集成后的衍射光学元件基本上没有改变各级衍射效率的大小，也没有改变基频光和二倍频光的分离角，但可提高光能利用率。以上结果，可为此类集成光学元件应用于ICF的可行性提供理论依据。     

平面波入射时二元光学型光栅的衍射场分布

应用标量衍射理论分析了平面波入射时二元光学型光栅的衍射场分布规律,并进行了数值分析和实验验证。     

实现长焦深的衍射光学元件设计方法

提出了一种设计长焦深小焦斑衍射光学元件的方法.该方法采用ZEMAX光学设计程序,利用能量守恒原理求解目标函数,并综合考虑焦斑大小保持不变的要求,对目标函数进行了修正,通过修正后的函数来约束输出光束在焦深范围内的轴上位置,从而完成衍射光学元件的相位优化,并求得相应的工艺参数.该元件不但可以使激光束具有长焦深和小焦斑,而且还具有可加工性.焦深范围能达到2 mm,焦深范围内光斑半径在5.32～10.48μm变化,与相同参数的传统光学元件相比,焦深增加了8倍,焦斑半径变化很小,而普通光学元件在此范围内最大焦斑半径达到102.9μm.该方法为长焦深元件的设计、加工与制造提供了可行方案.     

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。