探測近場光學信號的想法最早產生於1928年，但直到（dào）20世紀80年代，激光切割加工的發明（míng）才真正實現了利用光纖探針探測束（shù）縛在物體（tǐ）表麵非輻射場的實（shí）驗。普（pǔ）通光學成像的分辨（biàn）率由於（yú）受到衍射（shè）極限的限製，理（lǐ）論（lùn）上不（bú）能超過入射光波長的1/2，在可見光範圍內（nèi），這一值約為200m。當入射光（guāng）通過一個直徑小於波長的小孔時，樣品上隻有相當於（yú）小（xiǎo）孔直徑的範圍被照射此時掃描成像的分辨率（lǜ）將（jiāng）取決於探針（zhēn）的最小尖端的直徑及（jí）探針和（hé）樣品之間的間距。近場光學的本質是探測由（yóu）物體衍射產生的攜帶低於約2/空間頻率的傳導分量和攜帶高於約2/空間頻率（lǜ）的非輻射分（fèn）量，即隱（yǐn）失場（EvanescentField）分量。而隱失（shī）場的有效範圍僅限於以以（yǐ）下，所以當使用納米尺度的探針在樣品表麵（miàn）掃描時（shí），理論上可以將衍射場的非輻射分量記錄下來（lái）並轉換為傳導（dǎo）分量，從而極大地拓寬了（le）係統的頻帶，因此可以獲得超高分辨（biàn）率SNOM正是應用了近場光學原理突破了光學衍射分辨極限，實現了在介觀（guān）和納（nà）米尺度的樣品表麵收集近場光學信息。同時，SNOM是掃描探針顯微鏡（ScanningProbeMicroscope,SPM）家族中的重要成員之一，和（hé）其他SPM相同，SNOM由探針、激光切割加工信（xìn）號采集和處理、探針一樣品間距反饋控製、X-Y掃描（miáo），以及圖像處理這幾部分組成如何精確控製探針和樣品間距是SNOM實現超衍（yǎn）射分辨本領的核心問題之一，目前以激光光點反饋模式和剪（jiǎn）切力反饋模式為主要的實現方式。

        激光光點反饋模（mó）式采用的是傳統原子力顯微術（AtomForceMicroscopy,AFM）所使用（yòng）的光點反饋係統（tǒng），兩者的區別在於SNOM利（lì）用的是微懸臂鍍膜光纖探針而非金屬鎢絲探針，當探針接近樣品表麵的時候，由四象（xiàng）限（xiàn）探測器接收參考激（jī）光在微懸臂探針上產生（shēng）的反射（shè）光斑，由此（cǐ）確定探針和樣品之間的距離並進行反饋。剪切力（lì）反饋模式是指：當以本征頻率激振的探針靠近樣（yàng）品（pǐn）表麵時（z<50mm），由於激振的針尖和樣品間相互作用力的存在，其振蕩幅（fú）度及相位均會發生較大變化，由此可將探針樣品間（jiān）距控製在5~20m範圍內。剪切力反饋模式無需參考激光的介人，是一種非光學的距離調控方法，從而使（shǐ）得到的光學成像圖更具有真實（shí）性。而對於激光切割加工和樣品之間剪切力作用機製的研究，有學者則通過利用不（bú）同濕度及不（bú）同阻尼介質環境下（xià）測量（liàng）的音叉微電流和探針一樣品（pǐn）間距（1d曲線證明，由於毛細凝聚作用，探針和樣品間耦合的水合碳氫化合（hé）物分子所形成的（de）黏滯阻尼是導（dǎo）致探針和樣品間剪切力作（zuò）用的主要原因基於全內反射式的SNOM又稱光子（zǐ）隧道掃描顯微鏡（PhotonScanningunnelingMicroscope,PSTM），是另一種應用近場光（guāng）學原理的具有（yǒu）超衍射極限分辨（biàn）能力的光學顯微鏡其利（lì）用未鍍（dù）膜的（de）光纖探針代替傳統SNOM小孔徑鍍膜光纖探針。當針（zhēn）尖無限接近樣品表麵時，直接利用裸（luǒ）光纖探針接收近場光信號，其分辨能力主要由裸（luǒ）光纖尖端中（zhōng）央點的麵（miàn）積決定，理論上比利（lì）用鍍膜光纖的小孔徑（jìng）SNOM的分辨率要（yào）高幾十倍。
        但由於（yú）近場光學信息是入射激光入射角的函數，樣品表麵不平相（xiàng）當於入射角度的變化（huà），會引人人為的假象；並且由（yóu）於樣品形貌像和光學像混在一起，圖像的解釋（shì）遇到了困難。隨著各種近場光（guāng）學顯微鏡的不斷研發和完善，包括樣品和針尖距離精確控製技（jì）術的探索及快速掃描（miáo）技（jì）術的發展，以及與（yǔ）其他成像技術的結合，近場光學顯微技術必將（jiāng）在亞波長和納米材料領域迎來（lái）更廣泛的應（yīng）用。表麵等離激元（SPPs）作為金屬表麵的一（yī）種元激發在本質上和近（jìn）場光學相似，都（dōu）與高頻電磁場的激發和傳播有關。SPPs和光子耦合，以及由此（cǐ）產生的係列特（tè）殊光學效應已經成為目前研究的熱點。Raether對光（guāng）滑和粗（cū）糙表麵產生的SPPs做了一係（xì）列早期的研究Kno則比較（jiào）完整地總結介紹了20世紀（jì）90年代有關SPPs的理論和（hé）實驗，並且（qiě）指出雖然SPPs可以產生於任（rèn）何金屬的表麵，但（dàn）是由具有微納結構的金屬表麵所（suǒ）激發的SPPs具有更好的共振（zhèn）增（zēng）強特性（xìng）。Kretschmann、Raether和Oto是最早在實驗中觀測到SPPs的（de）科學家，而Fischer和Poh則首次將表麵等離激元共振（SurfacePlasmonResonant,SPR）技術應用於近場光學顯微領域。
文章（zhāng）由：激光切割加工   http://www.xhsj10086.com  佛（fó）山市凱（kǎi）利特五（wǔ）金製品有限公司整理提供，此文觀點不代表本站觀點