光学显微镜简史

光学显微镜简史唐玄之，李明（南京农业大学基础科学学院，南京２１００１４）在历史发展过程中，显微镜分为单式显微镜和复式显微镜．现今所称的显微镜均是报复式显微镜。１单式显微镜的发展单式显微镜就是现今的放大镜。它的起源是从使用透镜观察昆虫之时算起，这大约是...     

相衬显微镜的简易实验方法

相衬显微镜的简易实验方法白晓林（山西医学院物理教研室０３０００１）刘珍（山西职工医学院０３００１２）相衬显微镜相板设计、安装难以实现，且位相概念抽象，学生较难理解．本文提出一种简易方法演示相衬显微镜以解决教学难点．一、理论分析设光通过物体后复振幅分布...     

普通显微镜改装成相衬显微镜的一种新方法

本文提出了一种新的相衬显微镜的光路系统,这种系统非常适用于将普通显微镜改装成相衬显微镜。首先,叙述了相衬法的基本原理;接着提出了一种将相衬板置于物镜前方的相衬显微镜系统,并运用傅里叶光学证明了在非柯勒照明条件下在物镜前方确实存在物体的频谱面。这种相衬显微镜系统对于将普通显微镜改装成相衬显微镜来说,不仅简单实用,而且杂散光小,有利于提高灵敏度。     

STM的同胞兄弟--原子力显微镜(AFM)

介绍了在扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）基础上发展起来的原子力显微镜（ＡＦＭ）的工作原理、关键部分、工作模式及其应用。     

相衬显微镜衬比的分析

本文详细讨论了制约相衬显微镜衬比的各种因素,并针对不同的被观察样本提出了合适的观察方法。首先,叙述了相衬显微镜和暗场显微镜的基本原理,并根据观察时的实际情况,定义了衬比Fc.然后,分纯相位物体和既有振幅变化又有相位变化的物体两种情况,对影响衬比的各种因素进行了详细讨论,得出了相衬显微镜的衬比最大的条件,并比较了各种条件下相衬显微镜和暗场显微镜的灵敏度,从中得出:在观察弱纯相位变化的物体时,相衬显微镜要比暗场显微镜有效些;在观察既有振幅变化又有相位变化的物体时,相衬显微镜和暗场显微镜要比明场显微镜有效些,但视场中的光强变化已是物体的振幅变化和相位变化的混合效应,而不能单独反映出相位变化。     

读数显微镜调焦系统故障分析改进和维修

读数显微镜调焦系统故障分析改进和维修赵晋保（郑州工业大学数理力学系４５０００２）读数显微镜是物理实验室常用仪器之一，我们先后曾购买使用过ＪＸＤ－２５０Ａ、ＪＸＤ－２、ＪＸＤ－１１等型号的读数显微镜．其调焦系统大致可分为两种：一种是靠橡胶轮和显微镜简之...     

纳米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－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     

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。     

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     

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     

划痕型缺陷对光场质量的影响

为了研究高功率激光系统中划痕型缺陷对光场质量的影响,采用分步傅里叶算法对非线性近轴波动方程进行求解,模拟分析了不同划痕参数（长度、宽度、深度）下,元件内部、光束近场、元件后传输光场以及光束远场的光强分布情况。数值模拟结果表明：随着划痕长度、宽度或深度的增加,元件内部以及元件后传输光场的峰值强度和对比度均会相应增强;光束近场的光强对比度也会略微增大;对于光束远场的强度分布,与划痕宽度方向所对应的频谱能量会不断增强。该项研究工作可以为划痕检验标准的制定提供一定的定量分析依据。     

划痕型缺陷对光场质量的影响

为了研究高功率激光系统中划痕型缺陷对光场质量的影响,采用分步傅里叶算法对非线性近轴波动方程进行求解,模拟分析了不同划痕参数(长度、宽度、深度)下,元件内部、光束近场、元件后传输光场以及光束远场的光强分布情况。数值模拟结果表明:随着划痕长度、宽度或深度的增加,元件内部以及元件后传输光场的峰值强度和对比度均会相应增强;光束近场的光强对比度也会略微增大;对于光束远场的强度分布,与划痕宽度方向所对应的频谱能量会不断增强。该项研究工作可以为划痕检验标准的制定提供一定的定量分析依据。     

波前编码景深延拓与几何光学景深的关系

波前编码成像系统将模拟编码方法与数字解码技术相结合解决景深延拓问题,可以用信息光学的方法进行分析,得到波前编码系统的景深延拓扩展率。但是这种方法使用的景深概念和几何光学的景深概念有所不同。从几何光学角度研究了信息光学导出的波前编码系统的景深延拓扩展率与几何光学景深延拓的关系。最后得出结论,在F数一定的情况下,随着探测器分辨率的提高,几何光学景深延拓扩展率与信息光学给出的波前编码光学系统的景深延拓扩展率趋于一致。     

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.