用迈克尔逊干涉仪测量隐失场

提出了一种用迈克尔逊干涉仪探测隐失场的方法.利用切向力调制方法确定安装在双压电陶瓷片上光纤探针与样品间的最小距离,通过压电陶瓷管控制探针移动,用光电倍增管测量光纤探针的输出光信号强度,获得了全内反射产生的隐失场度随探针与样品间距增加而快速衰减的特性曲线.结果表明,这种测量装置具有结构简单可靠、操作方便等特点.     

扫描切变力/近场光学显微镜研制及应用

在发展光纤探针制备和探针与样品近场间距非光学控制等关键技术基础上，我们研制成能与倒置光学显微镜联合使用的扫描切变力／近场光学显微镜，并具有反射和透射等工作模式以及能在溶液环境中工作。利用这套系统，获得了多种样品的表面形貌和近场光学图像以及细胞内的荧光光谱。本文将对该系统和有关实验结果作简要介绍。     

SNOM光学探针高度控制技术研究

本文介绍采用非光学方法实现剪切力检测和轻敲模式微振动检测。通过检测压电片上的电压输出,用作探针与样品间距控制信号,实现扫描近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）光学探针与样品间距控制。文中给出了探针－压电片检测系统的频率特性,并比较了剪切力探测和轻敲模式探测特性的区别。在剪切力作用下探针在正负半周振动时受到的作用力是对称加的,谐振状态受剪切影响,随作用力增大振幅宫续减小。而在轻敲模式荼时探针受到非对称力作用,     

扫描近场圆偏振光学显微镜

提出一种利用镀有金属薄膜的V形无孔光学探针构建的扫描近场光学显微镜,将圆偏振光注入镀有金属薄膜的V形槽内在针尖处形成近场照射光源,并利用探针收集样品表面近场光信号。理论分析表明:探针收集的近场和远场反射光之间存在一定的相位差,该相位差与探针机械结构、探针与样品的距离有关,可通过探针与样品之间的距离加以控制,因此利用偏振性器件可有效抑制远场光强。实验中,探针与样品之间的距离通过范德华力回馈控制,探针操作在接触模式,实验结果显示所测近场与远场光相位相差57,近场光学图像横向分辨率优于12 nm。     

溶液环境中工作的扫描近场光学/荧光光谱显微术

我们采用双压电陶瓷片发展了一种切变力非光学检测探针一样品间距控制方法。基于这种方法，研制成能与倒置光学显微镜联合使用的扫描近场光学，荧光光谱显微系统，实现了在溶液环境中探针一样品间距的可靠控制和成像，获得了人体乳腺癌细胞内的近场荧光光谱。本文简要介绍该系统的工作原理以及利用该系统得到的实验结果。     

用于扫描近场光学显微镜的一种新型非光学样品-探针间距测控方法

扫描近场光学显微镜ＳＮＯＭ自八十年代中期以来获得了的发展,并具有超衍射极限光学分辨率。作为ＳＮＯＭ的关键技术之一,样品与探针间距的控制十分重要而且实现起来比较困难。基于剪切力原理,本文提出了一种新型的样品－针尖间距测控的非光学方法,邓,利用压电陶瓷的压坟电效应,将压电陶瓷分为三部分,分别用地激励探针法动,固定地以及擦在振动变化。该方法的灵敏度很高,可将样吕－针尖的间距控制在３ｎｍ左右,而且廉价,制     

四分压电陶瓷管低频振荡现象的发现和探讨

利用光纤测振干涉仪实现了对近场光学显微镜中四分压电陶瓷管的扫描参数的测量。在测量过程中发现，陶瓷管对驱动阶梯波每个台阶的响应出现了几个周期的准衰减振荡信号，其频率远低于公认的最低谐振频率。压电陶瓷管的这种低频振荡将带动探针一起振动，从而使所得图像的质量降低，并大大限制了图像扫描的速度。研究结果表明，该振动是压电陶瓷管自身所固有的，而在以前的扫描探针技术研究中并没有得到重视。因此减小振荡的影响将是获得高分辨率图像的关键问题之一。     

NSOM中石英音叉控制探针—样品间距的机制

建立了音叉－探针－样品系统机械振动方程和电子学振荡方程，并得到其振动特性的解析表达式，进一步得到等效电路的电子学特性，进而系统分析了压电石英音叉的控制探针与样品（T－S）间距离的作用机制及其机电特性。为探针－样品间距控制方法提供了依据。     

测量大数值孔径光学系统小光斑的方法

介绍了一种小孔扫描测量大数值孔径光学系统小光斑的方法。利用近场光学显微镜的光纤探针采样技术和压电陶瓷扫描技术 ,可对光学系统小光斑的光强分布进行高空间分辨的测量。由于光纤探针采样点的大小为几十纳米或更小 ,压电陶瓷扫描间距为几纳米或更小 ,因此该方法特别适合大数值孔径光学系统小光斑的测量。实验证明 ,采用该方法 ,测量的空间分辨率可达 5 0～ 10 0nm左右。     

反射式扫描近场光学显微镜及其成像

介绍了一种光纤探针同时作为光源和探测器的反射式扫描近场光学显微镜，该装置通过采用相干探测、偏振分光等技术克服了该类显微镜所普遍面临的噪声背景干扰问题，具有较高的光学信噪比，并通过样品纵向振动调制锁相实现了对样品表面光强梯度信号的探测成像，进一步改善了成像质量。成像研究表明该装置可对近场衰逝分量进行有效探测并实现了超衍射极限成像。     

基于全光纤相干层析系统快速扫描探头的研制

提出并实现了应用于光学相干层析系统(OCT)的快速扫描探头结构。该探头利用带有自聚焦透镜的光纤悬臂的共振特性,通过对压电双晶片施加共振频率下的方波电压,实现光纤悬臂的一维线性扫描。利用二维位置敏感探测器,同步记录扫描轨迹。通过软件对光纤延迟线的非线性进行校正。并将扫描探头应用于OCT系统中的玻片实验,获得清晰玻片的二维图像。该探头具有结构简单、易于控制、成本较低、精度较高、速度较快等优点。     

具有高品质因数的剪切力扫描近场光学显微镜在液体中的生物成像

基于剪切力的探针-试样间距控制扫描近场光学显微镜用于生物材料在液体中的成像比在空气中难得多。液体的黏性阻尼和软的试样表面要求更高的力检测灵敏度。最近我们试验成功的压电双晶片剪切力检测器结合力反馈技术,可以大幅度提高双晶片的机械谐振品质因数,从而改善在粘滞液体中力检测灵敏度。当双晶片在它的某一本征频率下被激励,通过调节一个适当的反馈力,它的机械谐振品质因数在水中可以从40增强到10^3,因此成像灵敏度获得显著改善。上述力检测技术被用于一些生物试样在液体环境下的拓扑和近场光学成像。所得到的力、相位和光学图像显示了高的成像质量和分辨率。实验结果证明上述装置尤其适宜于近场光学显微镜在生物领域的应用。     

VirtualLab Fusion对SNOM光纤探针外部光场分布的仿真

为了研究扫描近场光学显微镜（SNOM）光纤探针的光学特性,采用基于场追迹方法的光学软件VirtualLab Fusion进行了仿真实验,取得了SNOM光学探针尖端外部光场的分布情况。结果表明,沿z轴方向,不同截面上的光场分布都会呈现小孔衍射的图案,其中心斑点中心强度随着z值的变大而呈近似指数函数衰减,到z=100nm位置处几乎衰减为0;中心斑点轮廓线的半峰全宽随着z值的变大而呈现先不变后增大的趋势,其拐点处于z=20nm位置处,此时对应的中心强度值为7.2V/m2,这个强度值按指数函数计算正好处于z=0nm位置处强度的e-2。结果清晰显示了SNOM光学探针的光学特性,证实SNOM探针工作时需要与样品表面保持在10nm左右的必要性。     

Tip-Shape Reconstruction for a Laterally Vibrating SPM Probe

This study is concerned with the tip-shape reconstruction for the shear-force scanning probe microscope and the near-field scanning optical microscope, in which the probe executes lateral vibrations. The spatial resolution of the microscopes is directly dependent on the tip radius. A reconstruction method is proposed that employs specially designed test structures and is based on deconvolution. The method is used to generate images of tungsten and nickel wire probes, fabricated by electrochemical etching, and near-field optical-fiber probes. The results are verified by TEM imaging of the probes. By the same approach, correlation is revealed between reconstructed probe aperture and resolution for the near-field optical microscope.     

Observation of polarization property in near-field optical imaging by a polarization-maintaining fiber probe

We fabricated an original near-field scanning optical microscopy (NSOM) fiber probe made of polarization-maintaining and attenuation-reducing (PANDA)-type polarization-maintaining optical fiber, and observed the polarization property of propagation light in a polymer optical waveguide. The distribution of the transmission coefficient in polarization angles through this NSOM probe showed that the linear polarization is maintained in the two crossing directions: the fast and slow axes. The polarization degree parallel to the slow axis decreases from 1000:1 to 2:1 by bending the fiber probe and the decrease is independent of the bending direction. Using this PANDA-type NSOM probe, we investigated the polarization property of periodic intensity modulation. It was found that the intensity modulation was observed clearly with the electric vector parallel to the radius direction of the waveguide, but was observed vaguely with the electric vector perpendicular to the radius direction.     

近场纳米光纤探针腐蚀制备技术概述

纳米光纤探针是扫描近场光学显微镜的常用关键器件,化学腐蚀法制备近场光学光纤探针是基于腐蚀液弯液面的高度随光纤芯径的动态变化过程。从流体力学杨一拉普拉斯方程出发,研究了弯液面高度随光纤芯径大小的变化关系,分析了影响腐蚀法制备纳米光纤探针的相关因素,追踪了利用化学腐蚀制备纳米光纤探针的最新进展,介绍了静态腐蚀法、动态腐蚀法和选择腐蚀法等多种方法,并分析了每种方法的特点,作了比较和总结。