纳变尺度的光学成像与纳米光谱：近场光学与近场光学显微镜的进展

近场光学是指当光探测器及探测器一样品间距均小于辐射波长条件下的光学现象，利用近场光学扫描显微镜和近场光谱仪，不但能够以突破衍射极限的超高分辨率在纳米尺度实现光学成像，而且还可获得纳米微区的光谱信息，文章介绍近场光学的原理及其在凝聚态物理领域中的应用与进展，并给出了我们的初步结果。     

近场光学显微技术

本文在介绍近场光学显微镜原理的基础上，对近场光学显微技术进行了一定深度的探讨，并着重研究了纳米级探针的制作和纳米级样品与探针间距的控制这两个近场光学显微技术中的关键问题，说明了近场光学显微探针的工作方式，阐述了近场光学成像的衬度类型，介绍了近场光学显微技术在多个领域的应用。在参考大量国内外最新研究成果的基础上，提出了一些个人的见解。     

纳米光学和生物单分子探测

纳米光学技术展示了纳米级探测本领，同时生物单分子探测所需要分辨尺度也是纳米数量级的，因此在生物单分子探测过程中，纳米光学发挥了巨大的作用．文章介绍了与生物单分子探测技术相关的纳米光学技术，包括量子近场光学探针技术、近场光学成像技术(包括扫描近场光学显微术及全内反射荧光显微术)和激光光钳测控技术及它们在生物单分子探测上的进展，从而在染色、成像、测控三个方面展示了纳米光学技术在生物方面的应用，并对其未来的发展方向进行了展望．     

近场光学虚拟光探针的数值分析

虚拟光探针是基于近场光学隐失场干涉原理产生的一种非实体探针，可以应用于近场光学超高密度存储、纳米光刻、近场光学成像、光谱探测、纳米样品的近场光学操作等领域。本研究采用三维时间域有限差分（FDTD）方法对近场光学虚拟光探针的光场分布特性进行了数值模拟计算和比较，分析了孔的形状、大小及偏振态等因素对虚拟光探针光场分布的影响，研究结果表明虚拟光探针的通光效率较普通的纳米孔径光纤探针提高10^2-10^4倍；其光场分布的中间峰的半峰全宽（即虚拟光探针的尺寸）在一定距离范围内基本保持不变，从而可以解决近场光学系统中纳米间距控制的难题，避免光学头与介质的磁撞。优化虚拟光探针的设计参量能有效的抑制虚拟光探针中的旁瓣。文章还给出了应用虚拟探针实现高密度光存储的原理方案。     

基于近场激发与增强的新型多层纳米薄膜结构在非线性光学器件上的应用与发展前景

传统光学引入了远场衍射的尺度极限。自从提出了近场光学技术以来 ,由于近场扫描光学显微镜 (NSOM)系统的复杂性而使得近扬的引入和利用变得困难。具有多层纳米薄膜结构的超分辨近场结构 (Super RENS)的提出改变了这种局面 ,并在诸如超高密度光学数据存储、近场光刻技术、纳米光子学晶体管等领域获得了重要的应用。围绕Su per RENS技术 ,通过综述它的基本原理、物理机制以及各项应用 ,指出了基于近场激发与增强原理的新型多层纳米薄膜结构在未来非线性光学器件上的应用与发展前景     

近场拉曼光谱在纳米结构表征中的应用

近场拉曼光谱是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米结构进行光谱表征而备受科学研究者的关注。 文章从光学的角度简述了将近场光学与拉曼光谱相结合成为近场拉曼光谱的原理,介绍了近场拉曼光谱技术的优势,详细阐述了近场拉曼光谱在单壁碳纳米管、生物样品、热电晶体、染料分子等纳米结构表征中的应用,展现了近场拉曼光谱技术广阔的应用前景。     

近场扫描光学显微镜和近场光谱学的进展

在简要评介近场扫描光学显微镜的工作原理和有关技术问题的基础上，着重介绍了近场光谱学的最新发展，并讨论了对近场光谱结果的分析问题。     

浅谈近场光学

简要地介绍了近场光学的历史及现状，讨论了近场光学显微镜的构造、工作原理、工作方式及实际应用，并支近场光学的一些理论问题作了简明扼要的介绍，指出理论和实验上需要进一步发展的地方以及可能的途径。     

微波模拟近场光学显微镜实验

介绍了近场光学显微镜的基本原理，并利用微波代替可见光模拟了近场光学显微镜实验．     

非探针近场光学显微镜的成像实现

介绍一种非探针近场光学显微镜，并对它的图像实现过程及处理方法进行了讨论。该装置以阿达玛变换成像理论为基础，用纳米多孔编码板代替光纤探针获得了较高的光学信噪比。成像研究表明，该装置可对近场衰逝波分量进行有效探测并能实现超衍射极限成像，为近场光学探测研究提供了一种新的思路。     

扫描力显微镜研究进展

在讨论扫描力显微镜基本原理基础上，详细介绍了近期ＳＦＭ成像模式和技术的发展以及它们在表面研究中的应用。     

超分辨近场结构技术及其应用

超分辨近场结构(Super RENS)技术是在传统的超分辨光盘技术和近场光学的基础上发展起来的新技术。介绍了Super RENS技术的基本原理:利用掩膜层的非线性效应或表面等离子体增强效应,在近场区域可以记录、读出超过衍射极限的信号。综述了该技术在纳米光信息存储和光刻方面应用研究的最新进展,提出了存在的问题,展望了它的发展前景。     

近场光学在高密度存储中的应用

近场光学在高密度存储方面有着很大的潜力 ,使得近场光学存储近年来得到了广泛的关注。近场光学存储具有高密度大容量及可以利用许多已有相关技术等优点 ,预计近场光学存储密度能达到 7Gbit/ cm2 ;它还可以采用硬盘驱动器中的空气悬浮磁头技术和磁光存储中的技术等 ,使近场存储的研究和开发更加迅速。目前 ,近场光学存储主要有三种方案 :探针型方案、超分辨率近场结构、固体浸没透镜方案 ,这三种方案都是通过不同的方法缩小记录光斑来实现高密度的存储。介绍了近场光学存储的原理、研究现状及材料 ,并对三种近场存储方案的实现方法和发展概况作了详细的阐述 ,分析了这三种方案的优缺点     

Ultra‐fast nano‐optics

Ultra‐fast nano‐optics is a comparatively young and rapidly growing field of research aiming at probing, manipulating and controlling ultrafast optical excitations on nanometer length scales. This ability to control light on nanometric length and femtosecond time scales opens up exciting possibilities for probing dynamic processes in nanostructures in real time and space. This article gives a brief introduction into the emerging research field of ultrafast nano‐optics and discusses recent progress made in it. A particular emphasis is laid on the recent experimental work performed in the authors' laboratories. We specifically discuss how ultrafast nano‐optical techniques can be used to probe and manipulate coherent optical excitations in individual and dipole‐coupled pairs of quantum dots, probe the dynamics of surface plasmon polariton excitations in metallic nanostructures, generate novel nanometer‐sized ultrafast light and electron sources and reveal the dipole interaction between excitons and surface plasmon polaritons in hybrid metal‐semiconductor nanostructures. Our results indicate that such hybrid nanostructures carry significant potential for realizing novel nano‐optical devices such as ultrafast nano‐optical switches as well as surface plasmon polariton amplifiers and lasers.     

Two-dimensional dopant profiling of silicon with submicron resolution using near field optics on silicon/electrolyte contacts

We demonstrate the possibility to use near field optics to perform two-dimensional dopant profiling on silicon surface, with deep submicron spatial resolution. The sample surface is contacted by an aqueous electrolyte giving a reverse biased junction that is illuminated by a subwavelength optical source, in near filed conditions. A staircase calibration structure was used with several boron-doped layers with either 4 μm or 0.4 μm thickness and doping between 10¹⁷ and 10²⁰ at/cm³. Measurements were performed on the sample cross section. It is shown that photocurrent surface mapping shows up the doped areas with a lateral resolution better than 100 nm.     

近场光镊技术研究新进展

光镊技术,又称光学捕获技术,它是利用光的辐射压力来捕获和操纵包括电介质颗粒、生物细胞及生物大分子在内的微小粒子的。近场光镊技术利用近场光学倏逝场随距离急剧衰减的特征,可显著地降低捕获粒子的尺寸,实现纳米捕获。追踪了近场光镊技术的最新进展,包括全内反射相干倏逝场、近场光学镀膜光纤探针尖、激光照明金属探针尖和聚焦倏逝场用于近场光学捕获,并对其进行了比较,分析了它们存在的主要问题和未来发展方向。     

微小孔衍射——近场光学理论

推导了圆孔衍射公式，该公式不受孔径大小和到屏距离的限制，可以作为近场光学的理论。它满足麦克斯韦方程标量形式和基尔霍夫边界条件，包括传播波和衰减波。数值计算表明，此结果优于用Ｂｅｔｈｅ模型所得到的近场理论的结果     

近场记录光盘的写入能量的研究

近场记录光盘是一种新的光盘记录技术,它有二个特点：（１）极高的记录密度;（２）很高的寻道速度。本文介绍了近场光盘技术的特性;提出了近场光盘记录技术中动态条件下读写中的写入能量地头盘间的能量传输问题进行了仿真计算。     

Surface modification of poly[2-methoxy,5-(2′-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene-vinylene] in the optical near field

We have studied the optical properties and the surface morphology of the conjugated polymer poly[2-methoxy,5-(2′-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylene-vinylene] (MEH-PPV), under laser irradiation at 488 nm emanating from the Al coated fiber probe of a near field scanning optical microscope. Laser irradiation of the polymer in the near field induces a degradation of the material demonstrated by a dynamic change in its optical transmission. The surface of the material is modified primarily by heat conduction from the fiber probe, which under our experimental conditions is the dominant heating mechanism in the near field.