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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

多光子近场共焦光学扫描显微镜表面非传播光场的特性研究

对多光子近场共焦光学扫描显微镜非传播光场的特性进行了系统的理论分析。导出了多光子近场共焦光学扫描显微镜表面非传播光场的频率宽与相差的测不准关系表达式及二维的点扩散函数光学传递函数和能量分布表达式。研究结果表明：多光子近场共焦光学扫描显微镜比单光子共焦显微镜具有更高的横向分辨率和纵向分辨率。而多光子近场共焦光学扫描显微镜比双光子共焦显微镜具有更高的空间分辨率。样品置于其表面的非传播光场内,能得最佳的超分辨效果。     

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。     

近场光存储一体化光学飞行头结构设计与特性仿真

设计了一种新型一体化光学飞行头，通过对光学飞行头滑块气浮力分布和飞行姿态(飞行高度、仰俯角和滚动角)的数值仿真分析，对滑块气体轴承表面(ABS)形貌参数进行了优化设计，确定了滑块的主要结构参数．仿真结果表明，所设计的光学飞行头滑块的飞行高度能够在光盘的不同半径处保持在43-44nm之间，符合近场光存储系统的信号读写要求．该光学飞行头具有良好的机械性能和光学性能，可在近场光存储系统的读写过程中获得稳定的飞行高度和高信噪比的光学信号．     

纳米孔径近场光学显微成像的数值分析

将纳米级光孔的近场分布表征为横电与横磁模式按空间频谱分布的展开叠加,其频谱系数由界面上的电磁分布来确定。在柱坐标系上,横电及横磁各分量的具体形式来源于矢量亥姆霍兹方程的一般解,通过界面上电磁分布的修正,是到更为精确的矢量解,既保留了近场的发散特性,又满足了远场的偶极子分布特性。     

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.     

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．     

近场光学中多极展开理论的讨论

介绍了近场光学中多极展开的理论,并且采用非线性量子Ermakov系统的方法求解了Helmholtz方程,讨论了二种特殊情况的基本波函数。