PSTM金属样品成像实验的数值模拟

本文采用时域多分辨分析法（MRTD）,并利用FDTD方法的完全匹配层（UPML）作为边界条件,对Eckert等人在实验中所使用的喷溅金属铝小块样品作了数值模拟分析,给出了在PSTM模型中喷溅金属铝小块样品的数值模拟的三维图像,并对试验结果和理论结果进行了比较和分析,验证了Eckert等人的实验。     

双功能弯曲光纤探针的制作

探针是所有扫描探针显微镜的关键部件。本文提出了一种采用普通单模光纤制作在原子力和光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)上使用的弯曲光纤探针的方法。通过合理的选择实验参数,经过热拉伸与化学腐蚀两个过程,得到弯曲部分的角度为110°~120°、锥角约60°~80°的弯曲光纤探针。经扫描电镜观察,光纤探针的尖端直径小于100nm。此种方法加工光纤探针的成品率约70%左右。     

激光捕获技术及其发展

激光捕获技术是利用光辐射力来捕捉、移动和操纵微粒的先进技术。光镊即单光束梯度力光阱是通过在高度会聚的激光束束腰附近所产生的极高的场强梯度来形成皮牛顿量级的力,可以三维地捕获和操纵微小粒子。阐述了激光捕获技术的模型和原理以及系统的基本结构;追踪了激光捕获技术的最新研究进展;介绍了非高斯型光阱、光纤光阱和全息光镊等几种特殊形式,并分析了每种形式的特点。展望了激光捕获技术的发展前景。     

具有超小光斑点和高通光效率的AlGaAs 四面锥尖的模拟和优化

本文我们利用时域有限差分方法研究和比较了四种类型探针的光发射斑点和通光效率，在这些探针中，全镀薄金属银膜的AlGaAs 四面锥尖可提供最高的通光效率和单个近场光斑点。探针镀有3 nm银膜并利用波长800 nm入射光照射是提供高通光效率和超小光斑点的优化条件，高通光效率和超小光斑点的光探针使我们能实现超高密度光存储。     

太赫兹宽带Denisov型准光模式变换器的设计分析

研究并设计了一种具有宽频带工作能力的太赫兹准光模式变换器。该准光模式变换器采用具有高效率特性的Denisov 辐射器,工作在TE_6,2模式,用于实现回旋管内的模式变换。由于Denisov 辐射器的参数是影响准光模式变换器宽带性能的主要因素,因此通过对辐射器参数的优化设计,达到增大模式变换器带宽的效果。使用自主开发的准光学模拟程序进行仿真,模式变换器中心频率为94 GHz,带宽达2 GHz。     

探针尖带金属微粒的光子扫描隧道显微镜成像数值模拟

引入了色散介质的时域有限差分法散射场方程,并针对光子扫描隧道显微镜的带金属尖光纤扫描成像问题进行三维的数值模拟。在考虑了光纤和样品相互作用的情况下,采用等效入射波法设置入射波,探针扫描模式为等高扫描模式,从成像分辨力和灵敏度的角度,比较了不同入射角、不同的光纤一样品间距,不同金属类型,及不同金属尖大小的成像情况。数值模拟结果显示,带金属颗粒光纤探针尖的光子扫描隧道显微镜在成像分辨力和灵敏度上有显著的改进,而带不同类型金属颗粒情况下对分辨力影响不大,灵敏度是银最好。     

PSTM成像的FDTD数值模拟

尝试用时域有限差分法(FDTD)分析采用不同探针时光子扫描隧道显微镜(PSTM)成像的分辨率和效率。对四种探针,即不镀膜,带菱形金尖,镀金膜有孔径,镀金膜无孔径的探针,用二维p极化波,满足全反射条件,并用样品台上方平行于界面的隐失波作为等效入射波源,用探针距离尖顶一定高度截面的玻印亭矢量计算散射场强。数值模拟结果表明,带纳米尺度金尖的探针具有最好成像的分辨率和效率,镀膜无孔径和镀膜孔径探针次之,不镀膜探针最差。     

A functional probe with bowtie aperture and bull's eye structure for nanolithograph

The bowtie aperture surrounded by concentric gratings(the bull’s eye structure) integrated on the near-field scanning optical microscopy(NSOM) probe(aluminum coated fiber tip) for nanolithography has been investigated using the finite-difference time domain(FDTD) method.By modifying the parameters of the bowtie aperture and the concentric gratings,a maximal field enhancement factor of 391.69 has been achieved,which is 18 times larger than that obtained from the single bowtie aperture.Additionally,the light spot depends on the gap size of the bowtie aperture and can be confined to sub-wavelength.The superiority of the combination of the bowtie aperture and the bull’s eye structure is confirmed,and the mechanism for the electric field enhancement in this derived structure is analyzed.     

Improving lithographic masks with the assistance of indentations

Indentations etched on the output surface of a metallic mask are proposed to produce fine lithographic patterns with a resolution of 500 nm using the finite-difference time domain(FDTD) method.Such a designed mask is capable of enhancing near field lithography(NFL) resolution more than three times compared with the structure without indentations.The simulation results show that the interference disturbance between the adjacent lithographic channels can be eliminated efficiently by employing the indentations.As a straightforward consequence,the channel-to-channel interspaces can be shortened significantly,maintaining a uniform field distribution and high contrast.     

PSTM等强度扫描方式下减小假象的数值模拟

本文用多层薄膜理论的费涅耳系数矩阵法导出光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）探测场计算公式,公式适用于四层介质三界面和三层介界面两种模式。用所得公式研究了等强度扫描下表面形貌测量时由样品表面起伏引起民附加的假象用π对称双照射样品方法减小假象。通过数值模拟给出了在不同入射角,偏振和不同探针至样品距离条件下减小假象的效果。上术 适用于ＰＳＴＭ测量样品折射率图像时减小由表面倾角引入的假象。