光子扫描隧道显微镜球形样品二维近场强度分析

采用时域有限差分方法计算全内反射和光子扫描隧道显微镜系统。光子扫描隧道显微镜的基本工作原理是隐失波的产生和探测，当入射光在两种介质的分界面上发生全内反射，并在界面处产生非辐射的电磁波——隐失波时，采取对两界面入射光进行分别设置的方法即“三波法”设置入射激励元。分别计算一个球和两个球形样品的近场分布，并计算散射小球为探针，一个球为样品的扫描图像。结果表明：采用二维时域有限差分方法计算能较直观地显示样品表面的近场分布。表明时域有限差分方法在光子扫描隧道显微镜理论研究中具有很大潜力。     

PSTM 用于Al_2O_3光波导薄膜的研究

利用光子扫描隧道显微镜 (PSTM)检测研究 Al2 O3光波导薄膜及其制备工艺。分析了不同温度条件下采用离子束增强沉积工艺制备的 Al2 O3光波导薄膜 PSTM图像。结果表明 :适当的增加基片的温度可以减小散射损耗 ,改善 Al2 O3光波导薄膜的性能     

光子扫描隧道显微镜光子隧穿可视化数值模拟

提出了一种新的入射波设置“三波法”,即将光子扫描隧道显微镜(PSTM)系统中的入射波、全内反射波和透射的隐失波同时设置为时域有限差分(FDTD)计算区域的入射源,克服了PSTM中应用FDTD所遇到的存在样品台(分层界面)和全内反射等困难。给出了PSTM中探针针尖与样品相互作用和光子隧穿的物理图像。模拟了PSTM探针等高扫描过程。给出了PSTM图像,比较了单光束照射与π对称照射等高度扫描曲线的不同,前者有一定的偏移,后者可纠正偏移。     

扫描近场光学显微镜及其初步应用

介绍的扫描近场光学显微镜能够以探针作为亚微米光源或探测器以及受抑全反射等三种工作方式探测样品,在没有样品一探针间距控制的情况下对全息光栅、脂质体以及沸石粉末等进行了扫描成像,并获得了超衍射极限的光学分辨率,其中最优分辨率可达约100nm。     

数值分析在不同偏振时复杂样品的近场强度分布

采用三维时域有限差分法(FDTD),模拟计算了光子扫描隧道显微镜(PSTM)系统中的介质和银质金属样品在不同偏振模式光源下的近场强度分布。使用介质小样品检验探针性能,在探针不同位置计算得到了相似的近场强度分布图,说明编写的程序是可信的。给出了等高扫描时p偏振和s偏振条件下,“PSTM”字样介质样品和银质金属样品上方5nm处的近场强度分布图,结果显示:对介质样品,p偏振波能较好的反映样品的形貌,这是由入射电场的方向决定的;银质金属有表面增强作用,对不同偏振波均能在某种程度上反映样品的形貌,仍有待近一步的研究。     

FDTD法研究镀纳米结构薄膜光纤探针近场分布的特性

利用时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD),对镀纳米结构薄膜光纤探针的成像特性进行数值模拟.讨论了探针尖端纳米颗粒以及薄膜中粒间距对探针分辨率和灵敏度的影响.结果发现,镀膜中颗粒分散且针尖端20 nm内有一个纳米颗粒时,分辨率可以提高数十纳米,灵敏度提高数十倍.     

光子扫描隧道显微镜和扫描隧道显微镜联用系统的研制

报导我们研制的一套光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）和扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）联用系统的初步实验结果。联用系统采用的基本结构为早先研制的一台ＰＳＴＭ，另外增加了一个ＳＴＭ通道，通过真空蒸镀金膜制作了既导电又导光的光纤探针，联用系统用ＳＴＭ通道隧道电流反馈控制探针高度。初步实验结果表明，ＰＳＴＭ和ＳＴＭ通道既能分别单独成像，亦能用导电导光探针实现ＰＳＴＭ和ＳＴＭ同时成像。     

FDTD等效入射波法分析PSTM

本文提出一种简捷有效的方法，即等效入射波法分析光子扫描隧道显微镜(PSTM)。作为验证，计算了3维情况下，形貌起伏样品和嵌埋的不同折射率样品，S和P极化情况下，等高扫描面上的场分布的PSTM图像，并与其他方法进行比较。比较表明，时域有限差分法(FDTD)等效入射波法与其他方法已有的结果符合相当好，并具有简捷，降低对吸收边界的要求，减小网格数和计算时间等优点。     

Influence of the sample-probe coupling on the resolution of transmitted near-field optical image

Numerical simulation of photon scanning tunneling microscopy is presented to study the near-field distribution in the vicinity a dielectric surface with one-dimensional sub-wavelength structures. Multiple scattering between the probe tip and the sample has been taken into account implicitly by matching electromagnetic boundary conditions at interfaces. The near-field intensity in transmission mode through two ridges on surface has been modeled in order to analyze the resolution of the system. The effects on the signal by the sample-tip coupling, the polarization of the incident light, and the angle of incidence are investigated. We find that the capability to recognize the feature will be improved when the tip–object interaction is strong.     

SNOM和PSTM中对聚氯乙烯小球成像的比较

本文利用时域有限差分(FDTD)法,对聚氯乙烯(PVC)小球在透射式扫描近场光学显微镜(T-SNOM)和光子扫描隧道显微镜(PSTM)两种系统中的光场分布进行数值模拟比较.结果显示:SNOM中,激励为P偏振平面波时能较好地反映样品边沿的跳变,但X方向上干涉效应会对特定位置的样品成像起到强度调制作用;PSTM中,样品的近场强度分布能明显地反映样品形貌,但样品在X方向入射波的调制以及样品之间的反射波、散射波的干涉作用使得成像较为复杂.