一種新型近場光學(xué)顯微鏡成像數(shù)值模擬.pdf

1、光子掃描隧道顯微鏡(PSTM)是一種新近發(fā)展起來的能夠突破傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率極限的高分辨光學(xué)顯微鏡，適用于透光樣品以及對觀察樣品的無損探測，在透光材料，醫(yī)學(xué)，生物領(lǐng)域具有諸多應(yīng)用。探針作為光子隧道掃描顯微鏡的關(guān)鍵部件之一，對高分辨，高效率地獲取真實的樣品形貌圖像具有十分重要的作用。由于樣品和探針的相互作用的過程非常復(fù)雜，其物理模型構(gòu)成多體散射電磁系統(tǒng)，嚴格的理論分析和解析方程表達十分困難，因此數(shù)值模擬的方法在近場光學(xué)的研究中占有重要

2、地位。其中，時域有限差分法是各種數(shù)值模擬方法中相對簡捷有效的方法，在近場光學(xué)數(shù)值模擬中有著廣泛的應(yīng)用。 光纖探針作為PSTM成像的關(guān)鍵因素，受到了廣泛的關(guān)注。但是在本課題組以往的工作中已注意到對介質(zhì)樣品和介質(zhì)探針的近場成像分辨率和靈敏度很差，甚至用只激勵探針尖一小部分的方法回避這一問題。本論文對此作了改進，用激勵全部探針尖方法重新作了數(shù)值模擬，得出的結(jié)果是PSTM在入射波方向分辨率僅為100多納米，而在垂直于入射波方向更差。為了

3、減少FDTD誤差，對程序作了改進，采用高性能的UPML邊界算法替代以前的MUR邊界算法。本課題組以往的工作中已注意到探針尖帶納米尺度的金屬顆粒，可以提高近場光學(xué)顯微鏡的分辨率和靈敏度，但工藝不易實現(xiàn)，顆粒易脫落。針對這一問題，我們已提出所謂用納米薄膜解決方案，即介質(zhì)探針外再鍍含納米顆粒薄膜方案，并對二維情形作了數(shù)值模擬。本文在此基礎(chǔ)上，對三維情況的納米薄膜探針作了數(shù)值模擬，進一步證實了這是一個高分辨，高效率，不易損壞，工藝易實現(xiàn)的一種新