SNOM的光纤探针制备及扫描电镜观察

扫描近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）是一种新型超高分辨率光学显微镜。它既具有光学显微镜可在自然状态下观察样品，获得物体的光学信息，且对样品无任何损伤的优点，又由于采用了近场光学探测原理及技术，使得分辨率不受衍射极限的限制，从而实现光学显微镜的超高分辨率。目...     

近场光学显微探针技术

讨论了近来年近场光学显微探针技术的一些发展，重点介绍了原子量级的两类探针：单分子探针和单离子探针。     

扫描近场光学显微镜有源光纤探针的研制

研制了用于扫描近场光学显微镜的新型光纤探针，采用熔拉法和腐蚀法相结合制作出掺Ｅｒ＾３＋光纤探针，实验测试了这种光纤探针的放大的自发辐射。探针可提高系统的灵敏度，降低图像的相干噪声。     

梯度折射率光纤探针的光学特征参数

解析梯度折射率(GRIN)光纤探针的光学特征参数,用于光学相干层析技术(OCT)探头超小型化的研究。在概述由单模光纤、无芯光纤和GRIN光纤镜头构成的GRIN光纤探针模型的基础上,定义GRIN光纤探针的工作距离和聚焦光斑尺寸等光学特征参数,并用高斯光束复参数矩阵变换的方法推导探针光学特征参数的数学表达式,提出了探针光学特征参数的验证方法。结果显示,当无芯光纤和GRIN光纤镜头长度分别为0.48mm和0.17mm时,理论计算的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.05mm和28.2μm;实验测得的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.0mm和28μm。理论计算与实测结果吻合,验证了GRIN光纤探针光学特征参数及其解析方法的有效性。     

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。     

NSOM和TSM中探针-样品间剪切力作用机制的研究

利用粘有光纤探针的石英调谐音叉，可实现近场扫描光学显微镜（NSOM）和调谐音叉剪切力显微镜（TSM）光纤探针尖端与样品（T-S）间距离的控制。研究了石英调谐音叉控制T—S间剪切力作用的机制，建立了音叉T-S系统的振动方程，理论分析了音叉电流I和T—S间距d的关系，建立了T—S间剪切力作用机制模型。实验测量了不同环境和不同样品下的I-d曲线，实验结果与理论分析相吻合。揭示了nm尺度下，由于毛细凝聚作用在T—S间耦合的H2O和C—H化合物分子所形成的粘滞阻尼是导致T—S间剪切力作用的主要原因。     

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。     

接收式SNOM中的光纤探针的传输特性分析

扫描近场光学显微镜(SNOM)是新近发展起来的新型高分辨率光学显微镜,它可以对样品中纳米尺度区域的各种光学信息进行成像,将在生命科学、材料科学及信息产业有重要应用。接收式SNOM的光纤探针探测近场光信号的原理是:当针尖浸入样品表面的隐失场时,由偶极子组成的介质针尖受激产生辐射,从而将隐失波转变成传导波,由光纤探针传播到远处。因此,近场光学图像实际上是接收探针引入后形成的电磁场,对探针顶端作用而产生的散射光,通过光纤探针传输得到的光信号。因此,光纤探针的传输特性对近场光学显微镜的最终图像质量具有重要影响,研究光纤…     

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     

近场光学探测的光纤微探针研制

近场光学显微镜可以突破传统光学显微镜的衍射极限限制，其分辨能力主要取决于探针的几何尺寸，而与波长无关。本文介绍了应用化学镀和烧结渗金镀制金膜制作纳米级光纤微探针的方法。     

管腐蚀法制作纳米光纤探针

根据优质探针的理论模型,利用管腐蚀法制作了可用于光纤生物传感器的纳米光纤探针,该制作方法操作方便,成本低廉,易于批量生产,且受环境的影响较小,制作的光纤探针具有较高的重复率。所获探针锥径小于50nm,锥角为45°。最后讨论了在管腐蚀实验中不良因素对光纤探针形貌的影响。     

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。     

10～20ps紫外等离子体光探针

我们将主激光分出一部分做为探测束,探测束经过KDP晶体倍频,然后用DMSO液体后向喇曼散射移频到630nm,最后经BBO晶体倍频,最终获得的探测束波长为315nm,脉冲宽度为10～20ps,脉冲能量大于0.2mJ。     

双功能弯曲光纤探针的制作

探针是所有扫描探针显微镜的关键部件。本文提出了一种采用普通单模光纤制作在原子力和光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)上使用的弯曲光纤探针的方法。通过合理的选择实验参数,经过热拉伸与化学腐蚀两个过程,得到弯曲部分的角度为110°~120°、锥角约60°~80°的弯曲光纤探针。经扫描电镜观察,光纤探针的尖端直径小于100nm。此种方法加工光纤探针的成品率约70%左右。     

AFM探针针尖与试件表面接触力计算方法研究

原子力显微镜是利用接近试样表面的探针针尖上的作用力而工作的。针尖与试件表面纳米接触力的变化对表面检测有重要的影响。在分析原子力显微镜工作原理和纳米接触力计算模型基础上,根据Hamaker假设,利用连续介质方法,建立了针尖同试样表面在接近过程中的纳米接触力计算模型;根据Hertzian接触理论,建立了针尖同试样表面在接触压入过程中的接触力的计算模型。通过叠加计算,获得了耦合接近过程和接触压入过程中的接触力计算方法。根据计算模型,利用Matlab编程计算获得了针尖与试样表面纳米接触作用力的变化规律。为提高原子力显微镜的表面检测精度和进行误差分析提供基础。     

聚焦离子束在光纤探针制备技术中的应用

本文概述了利用聚焦离子束制备用于近场光学显微镜光纤探针的方法,讨论了探针的锥型刻蚀、孔径控制和特殊结构加工等;论述了聚焦离子束的工作原理和在光纤探针高精度加工方面的优势。利用此技术制备的光纤探针的锥型和针尖孔径精确可控,并具有高光洁度,高通光效率等特点。     

光参量振荡器阈值的研究

为获得光参量振荡器（OPO）的高效率运转,尤其是在小功率泵浦的情况下,降低它的阈值成为研究的重要内容。通过分析影响OPO阈值的因素,得到了通过以下手段来降低阈值的方法：选择有效非线性系数大的晶体,选择满足走离条件下较长的晶体,增大泵浦光与信号光模式匹配因子,双程泵浦,短的OPO的腔长和泵浦光脉冲,降低信号光在腔内往返损耗,选择合适的输出镜强度反射率等。并重点对影响阈值因素中的泵浦光与信号光模式匹配因子进行了研究,得到了双凹腔结构腔内任意位置的模式匹配计算的一般方法,当腔镜曲率半径趋于无穷时,该结果可以过渡到平平腔或平凹腔的特殊结构,并在实验上实现了小功率腔内OPO的运转。     

排除力偏心影响的光纤力传感器

本文介绍了一种光纤测力传感器，利用两根多模光纤束传输光信号，采用一种特殊的结构形式，能够有效地消除力偏心对传感器输出的影响，另外，还介绍了温度补偿电路，包括光源驱动电路及光信号接收电路。