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FDTD在PSTM成像机制研究中的应用

作　者: 王景芝
导　师: 简国树
学　校: 大连理工大学
专　业: 光学
关键词: 近场光学光子扫描隧道显微镜时域有限差分法
分类号: TH742
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

近场光学显微镜是一种新近发展起来的具有超高分辨的光学显微镜，它突破传统光学显微镜分辨率受衍射极限的限制，能够对纳米尺度的样品进行成像。随着近场光学显微技术的发展，近场光学也得到相应的发展，迄今，在近场理论研究方面已形成了一系列的方法，如：格林函数法、多重多极子方法、微扰法等。但是这些方法对于分析复杂结构系统显得较为麻烦。本文选用一种现被广泛应用于近场光学理论研究中的数值计算方法——时域有限差分法(FDTD)，它具有简单、广泛适用、能直接用于电磁场的时域计算等特点。光子扫描隧道显微镜(PSTM)是近场光学显微镜中的一种，它是让入射平行激光束在入射角超过全内反射临界角条件下，在样品台的表面上产生隐失波。当光纤尖的端头进入样品表面隐失波区域时，产生局域“全内反射受抑”，光纤尖端头界面将有隐失场光耦合进入光纤，从而得到携带物体表面精细结构的隧道信息。作为第一代PSTM只能实现等高和等强度扫描，而利用AFM／PSTM双功能弯光纤尖可实现等间距扫描，从而可以得到更为丰富的样品图像。光子扫描隧道显微镜所得图像与很多因素有关，如：样品形貌、样品折射率、入射光的极化方式、探针的性质。本文应用时域有限差分法分析了不同介观尺度样品的表面电磁场信息，分析表明：样品表面的近场分布与样品形貌、样品折射率、入射光的极化方式均有关系。光子扫描隧道显微镜是基于局域“全内反射受抑”的原理而发展起来的，因此有必要了解光子隧道现象，本文利用时域有限差分法用数值的方法分析了光纤探针对隐失光的耦合情况。在分析了样品表面的近场分布和光子隧道现象的基础上，本文利用时域有限差分法分析探针与介观尺度样品间的相互作用，从而讨论探针形状对分辨率的影响，最后说明了等高扫描模式与等间距扫描模式下的扫描图像。

FDTD在PSTM成像机制研究中的应用

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