近场光学仪器的发展及应用【精选3篇】

近场光学仪器的发展及应用 篇一

近场光学仪器是一种在纳米尺度下进行光学研究和操作的工具。随着纳米科技的快速发展，近场光学仪器在材料科学、生物医学、信息技术等领域的应用越来越广泛。本文将介绍近场光学仪器的发展历程以及其在不同领域的应用情况。

近场光学仪器起源于20世纪80年代，当时研究人员开始意识到传统光学显微镜的分辨率受到光的衍射极限的限制。为了突破这一限制，科学家们开始探索基于近场光学原理的新型显微镜。近场光学仪器主要包括近场光学显微镜、近场光学探针、近场光学光谱仪等。

近场光学仪器的应用领域非常广泛。在材料科学领域，近场光学仪器可用于研究材料的光学性质、表面等离子体共振等。通过近场光学显微镜，研究人员可以观察到纳米尺度下的材料表面结构和化学反应过程，为材料的设计和制备提供了重要的信息。近场光学探针可以用来测量材料的光学性质，如吸收、发射和散射等，为材料的光学性能优化提供了便利。

在生物医学领域，近场光学仪器的应用也非常广泛。通过近场光学显微镜，研究人员可以观察到生物分子和细胞的纳米尺度结构，从而深入了解生物体的功能和病理过程。近场光学探针可以用于生物分子的荧光标记和检测，为生物医学研究和临床诊断提供了重要的工具。

在信息技术领域，近场光学仪器的应用也越来越重要。近场光学显微镜可以用于存储介质的高密度读写，提高信息存储的容量和速度。近场光学光谱仪可以用于分析和控制光的谱线，为光通信和光电子器件的研究提供了重要的手段。

总之，近场光学仪器的发展为纳米尺度下的光学研究和操作提供了强大的工具。随着技术的不断进步，近场光学仪器在材料科学、生物医学、信息技术等领域的应用将会越来越广泛。我们可以期待，近场光学仪器将为我们揭开纳米世界的神秘面纱，带来更多的科学发现和技术突破。

近场光学仪器的发展及应用 篇二

近场光学仪器是一种在纳米尺度下进行光学研究和操作的工具。随着纳米科技的快速发展，近场光学仪器在材料科学、生物医学、信息技术等领域的应用越来越广泛。本文将介绍近场光学仪器的发展历程以及其在不同领域的应用情况。

近场光学仪器起源于20世纪80年代，当时研究人员开始意识到传统光学显微镜的分辨率受到光的衍射极限的限制。为了突破这一限制，科学家们开始探索基于近场光学原理的新型显微镜。近场光学仪器主要包括近场光学显微镜、近场光学探针、近场光学光谱仪等。

近场光学仪器的应用领域非常广泛。在材料科学领域，近场光学仪器可用于研究材料的光学性质、表面等离子体共振等。通过近场光学显微镜，研究人员可以观察到纳米尺度下的材料表面结构和化学反应过程，为材料的设计和制备提供了重要的信息。近场光学探针可以用来测量材料的光学性质，如吸收、发射和散射等，为材料的光学性能优化提供了便利。

在生物医学领域，近场光学仪器的应用也非常广泛。通过近场光学显微镜，研究人员可以观察到生物分子和细胞的纳米尺度结构，从而深入了解生物体的功能和病理过程。近场光学探针可以用于生物分子的荧光标记和检测，为生物医学研究和临床诊断提供了重要的工具。

在信息技术领域，近场光学仪器的应用也越来越重要。近场光学显微镜可以用于存储介质的高密度读写，提高信息存储的容量和速度。近场光学光谱仪可以用于分析和控制光的谱线，为光通信和光电子器件的研究提供了重要的手段。

总之，近场光学仪器的发展为纳米尺度下的光学研究和操作提供了强大的工具。随着技术的不断进步，近场光学仪器在材料科学、生物医学、信息技术等领域的应用将会越来越广泛。我们可以期待，近场光学仪器将为我们揭开纳米世界的神秘面纱，带来更多的科学发现和技术突破。

近场光学仪器的发展及应用 篇三

近场光学仪器的发展及应用

目 录
摘要1
引言1
1.近场光学1
1.1 光学显微镜的分辨率与衍射极限1
1.2 近场与远场2
1.3 非辐射场与近场光学的成像原理3
1.4 光学隧道效应4
1.5 物体附近微小区域中的隐失场 近场探测原理4
2 近场学显微镜5
2.1 SNOM的基本思想5
2.2 有关SNOM的几个技术问题6
2.3 近场光学显微镜（SNOM）的应用6
2.3.1 高分辨率光学成像6
2.3.2 单个荧光分子的标记7
2.3.3 对细胞精细结构的观察7
3 近场光学储存7
3.1 近场光学储存的基本思想7
3.2 近场光学储存的几个技术问题8
3.2.1 PSM方案8
3.2.2 Super——RENS方案8
结论9
参考文献10
致谢11

近场光学仪器的发展及应用

摘要：近场光学仪器是基于近场光学原理的以近场光学显微镜为主的分析仪器。所谓近场光学，是研究距离物体表面1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。与传统光学显微镜不同，它突破了传统的衍射极限，可以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。
本文讨论了近场光学的基本原理、非辐射场的探测与高分辨率的关系；近场光学中光学限阀和隐失场的重要性；以及怎样获取近场信息。论文对近场光学中的近场光学显微镜的主要类型及相关的仪器发展、分辨率、衬度原理做了详细综述，并简要介绍了近场光学显微镜在超高分辨率光学成像、近场局域光谱、高密度数据储存、生命科学、单分子光谱和量子器件发光机制等领域的应用。
关键词：近场光学；显微镜；隐失场；超高分辨率
Near—field optical instruments development and application
Abstract： Near—field optical instruments is a analytical instruments which is based on the principles of the near—field optics, mostly are near—field optical microscopes. The so-called near-optical, is a new cross - disciplines to study the optical phenomenon within a wavelength of distance to the surface of the objects. It is based on the detection of the non-radiation field and imaging principles. It is different from the traditional optical microscopes, and it broke the traditional diffraction limit, it can do nano-scale optical imaging and nano-scale spectral studies in a high optical resolution.
In this paper, we have discussed the basic principles of field optics,

引言
光学是1门古老的学科，它的发展史可追溯到2000多年前。人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。约在公元前400多年(先秦时代)，中国的《墨经》中记录了世界上最早的光学知识，它有8条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。
自《墨经》开始，公元11世纪阿拉伯人伊本·海赛木发明透镜；公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时独立地发明显微镜；1直到17世纪上半叶，才由斯涅耳和笛卡儿将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律。
1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成简单的组成部分，这些成分形成1个颜色按1定顺序排列的`光分布——光谱。它使人们第1次接触到光的客观的和定量的特征，各单色光在空间上的分离是由光的本性决定的。[1]
近场光学是80年代在小尺度与低维空间的推进与扫描探针显微技术的基础上发展起来的。近场光学的发展突破了传统的光学分辨极限。给我们探索微观世界提供了先进的观察条件。1984年，近场光学显微镜的原型“光学听诊器”的发明，标志着人类第1次突破了光学显微镜的衍射极限分辨率。自1992年用单模光纤做成光学探针以及利用切变力进行探针针尖至样品表面距离测控后，近场光学显微镜开始被作为1种用于观察和研究亚波长物体的外观形貌和内在性质的新型光学仪器。在此后的短短几年内，在纳米和介观尺度上，它被广泛应用到物理、化学、生物、医学和信息产业等领域。
1.近场光学
1.1 光学显微镜的分辨率与衍射极限
传统的光学显微镜由光学镜头组成。由于可见光的成像直接被人眼睛所接收，同时光学显微镜易于操作，造价较低。因此，成为实验观察与检测的常规工具，人们可以方便地将被观察物体放大至上千倍以获得细节信息。同时还可以利用光的偏振.吸收、反射和光谱特性等进行综合性研究。
然而，光学成像的放大倍数是不能任意增大的。如果要将光学放大倍数提高到上千倍以上时将受到1个严重的障碍——光学衍射极限。由于光波的衍射效应传统光学显微镜的分辨率不能超过光波长的1半。这个规律是1个多世纪前由德国科学家阿贝(Frnst Abbe)根据衍射理论推导出来的。然后，瑞利(Rayleigh)归纳为1个常用公式；[2]瑞利判据：