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近场光学理论初探

物理学报 1997年第11期46卷 2154-2159页

作者：王桂英中国科学院上海光学精密机械研究所

给出了非辐射场积分式的逐渐逼近表达式，阐明了非辐射场与辐射场一样受到光学信息传递系统的制约，同时阐明了图像畸变的原因．还给出了该系统信息传输自由度的计算公式，阐明了分辨率与光信息传输自由度的关系．

关键词：光信息传输近场光学光学显微术

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近场光学与近场光学显微镜

北京大学学报（自然科学版） 1997年第3期33卷 394-407页

作者：朱星北京大学物理系人工微结构与介观物理国家重点实验室

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... 详细信息

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。

关键词：近场光学近场光学显微镜扫描探针显微学

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微小孔衍射──近场光学理论

光学学报 1998年第10期18卷 1395-1398页

作者：郭继华郭峰朱兆明清华大学现代应用物理系北京大学物理系

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。

关键词：衍射近场光学衰减波微小孔衍射

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阶梯型纳米孔径的近场光学局域增强特性研究

光学学报 2004年第10期24卷 1381-1387页

作者：许吉英王佳田芊清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

提出一种高分辨力与高通光效率兼备的阶梯型纳米孔径设计方法 ,孔径的尺寸从膜层的入射表面向出射表面呈阶梯型逐渐减小 ,直到在膜层的出射表面形成一个亚波长的小孔。采用三维时域有限差分 (FDTD)方法对方形阶梯型纳米孔径及三角形阶... 详细信息

提出一种高分辨力与高通光效率兼备的阶梯型纳米孔径设计方法 ,孔径的尺寸从膜层的入射表面向出射表面呈阶梯型逐渐减小 ,直到在膜层的出射表面形成一个亚波长的小孔。采用三维时域有限差分 (FDTD)方法对方形阶梯型纳米孔径及三角形阶梯型纳米孔径进行了数值模拟计算。结果表明 ,由于近场光学很强的局域场增强效应 ,其通光效率与输出光强极大值在具有相同近场光斑尺寸情况下 ,较普通的非阶梯型纳米孔径提高了两个数量级 ,甚至更高 ,有效地提高了输出光功率。采用四台阶三角形阶梯型纳米孔径 ,当光斑半峰全宽为 97nm× 74nm时 ,出射光强极大值达到 10 4 9.76 ,较入射光增强了 10 0 0倍 ,而通光效率大于 1,达到 1.6 7。这种阶梯型纳米孔径可以直接作为纳米孔径激光器的出射孔径提高其输出光功率 ,也可以作为独立的光学屏对入射光进行整形得到具有高输出功率的亚波长尺度光源 ,在纳米尺度光学成像、光谱探测、数据存储、光刻、光学操作等近场光学应用领域具有潜在的应用前景。

关键词：光学器件阶梯型纳米孔径时域有限差分方法近场光学纳米孔径激光器

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近场光学虚拟光探针的数值分析

光学学报 2002年第12期22卷 1415-1420页

作者：洪涛王佳孙利群李达成清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

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... 详细信息

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。

关键词：数值分析近场光学隐失场干涉虚拟光探针时域有限差分法数据存储扫描近场光学显微镜

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纳米孔径近场光学显微成像的数值分析

大连理工大学学报 2000年第2期40卷 136-139页

作者：郭宁潘石吴世法夏德宽简国树大连理工大学物理系辽宁大连116024

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 .在柱坐标系下 ,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 ,可以得到更为精... 详细信息

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 .在柱坐标系下 ,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 ,可以得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 .此数值计算可以概括为简洁的一维傅里叶积分形式。

关键词：数值模拟近场光学纳米孔径镀膜显微成像

非绝热近场光学诱导平滑硅表面微结构的电场模拟

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红外与激光工程 2014年第3期43卷 800-805页

作者：孙晓雁沈正祥童广德张锦龙王占山沈正祥童广德张锦龙王占山先进微结构材料教育部重点实验室上海200092 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所上海200092 上海无线电设备研究所电磁散射国家重点实验室上海200092

如何进一步降低超光滑光学元件表面缺陷是现代超精密光学元件制作技术研究的热点之一。在传统抛光方法的基础上,引入非绝热近场光学诱导平滑硅表面微结构这一新型方法,进一步去除超光滑抛光表面残留的纳米级表面微缺陷,降低表面粗糙度... 详细信息

如何进一步降低超光滑光学元件表面缺陷是现代超精密光学元件制作技术研究的热点之一。在传统抛光方法的基础上,引入非绝热近场光学诱导平滑硅表面微结构这一新型方法,进一步去除超光滑抛光表面残留的纳米级表面微缺陷,降低表面粗糙度。通过建立超光滑硅表面的微结构几何模型,采用时域有限差分法对表面微结构凸起在532 nm激光作用下的局域电场增强进行数值模拟。对比不同尺度的微结构所激发的最大电场强度表明,在基底峰谷值小于25.5 nm时,随微结构尺度递增,所激发的局域电场强度最大值约呈线性增长;随微结构倾斜率的逐渐递增,电场强度最大值也呈递增趋势。通过对激光诱导表面微结构调制电场的数值模拟,构建了硅表面微结构诱导平滑的物理图像,为描绘激光辐照下非绝热近场光学诱导平滑表面微结构的物理过程提供了有力的理论支持。

关键词：近场光学超光滑时域有限差分电场模拟光化学反应

散射式扫描近场光学显微系统的研制及应用测试

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光子学报 2021年第11期50卷 195-203页

作者：陈楠王玥刘涛夏洋中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 北京市微电子制备仪器设备工程技术研究中心北京100029 集成电路测试技术北京市重点实验室北京100029

基于扫描探针技术设计搭建了一套散射式扫描近场光学显微系统。基于搭建的系统结构和近场信号探测原理,理论分析和实验讨论了不同因素的干扰、解调阶次、聚焦光斑等因素对近场光学信号提取的影响。为进一步验证装置性能,对纳米金颗粒和... 详细信息

基于扫描探针技术设计搭建了一套散射式扫描近场光学显微系统。基于搭建的系统结构和近场信号探测原理,理论分析和实验讨论了不同因素的干扰、解调阶次、聚焦光斑等因素对近场光学信号提取的影响。为进一步验证装置性能,对纳米金颗粒和机械剥离的六方氮化硼样品进行了测试。结果表明,所搭建的装置实现了10 nm的空间分辨率,可以清晰地观察到六方氮化硼表面声子极化激元在传播-反射过程中形成的驻波现象,展示了该技术在低维纳米材料光学表征中应用的巨大应用潜力。

关键词：散射式扫描近场光学显微镜扫描探针技术近场光学衍射极限超分辨

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金属衬底上石墨烯的红外近场光学

物理学报 2020年第2期69卷 241-247页

作者：岑贵张志斌吕新宇刘开辉李志强四川大学物理学院成都610065 北京大学物理学院北京100871

对石墨烯/铜体系开展了系统性的近场光学实验研究,成功观测到了区别于铜衬底的、来自石墨烯的近场光学响应信号,发现在表面台阶几何参数相同的铜衬底上的不同石墨烯样品表现出了截然不同的近场光学响应.

关键词：石墨烯金属衬底近场光学