近場光學
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
近場光學的實例教程
使用散射型近場光學顯微鏡進行極化激元測試的示意圖。b.兩種不同激發波長下得到的近場光學顯微鏡幅度圖像。
圖3：α相三氧化鉬圓盤中橢圓型（左上）和雙曲型（右上）兩種聲子極化激元的近場光學幅度圖像和絕對值的傅立葉變換結果（下面兩組子圖）。
在此次發表的論文中，在實空間中系統研究了天然層狀材料α相三氧化鉬中橢圓型和雙曲型兩種新型聲子極化激元的各向異性傳輸特性（如圖3）。α相三氧化鉬的晶格結構具有獨特的面內各向異性，其[001]晶向和[100]晶向的原子層間距的差異高達7.2%。紅外光譜學測試發現，α相三氧化鉬在800-1000波數范圍內存在兩個剩余射線帶，聲子極化激元的傳播行為在兩個剩余射線帶內表現出迥然不同的性質。在低剩余射線帶內，α相三氧化鉬可以在中紅外光激發下產生雙曲型聲子極化激元，也就是說聲子極化激元僅沿著一個方向傳播(即[001]方向)，而在另一個晶向（[100]方向）的傳播完全被抑制。在高剩余射線帶內，α相三氧化鉬可以在中紅外光激發下產生橢圓型聲子極化激元，即聲子極化激元在[001]晶向和[100]晶向具有不同的波長。特別引人注意的是，這種新型的各向異性聲子極化激元具有非常低的傳輸損耗，室溫測量其傳播壽命高達8 ±1 ps （在某些樣品中測試得到的最長壽命甚至超過20 ps），是低溫測試的石墨烯各向同性等離子極化激元最長壽命的10倍，是室溫測試的六方氮化硼各向同性聲子極化激元最長壽命的4倍以上。
該工作的重要意義在于首次成功地實驗揭示了在天然材料的平面內各項異性傳播的極化激元，并且建立了兩種各向異性極化激元的理論模型。這種各向異性極化激元為不斷增長的范德華爾斯層狀材料極化激元大家庭增加了獨特的一員。
展開 上海２０００９２；３.比薩大學 物理系，比薩 意大利５６１２７）
摘要：為了深入研究掃描近場光學顯微鏡（Scanning near-field optical microscope，SNOM）光纖探針導 光特性，我們利用VirtualLab Fusion光學軟件，仿真研究了光纖探針內部的光場分布。結果顯示，光纖探針內部 的光場分布呈固定的花樣；中軸線光場具有峰值結構，其最大值位于探針出口前120nm處；這個最大峰值隨著光纖外層鋁層厚度的增加呈現先減小后增加，最后趨于穩定的變化，隨著光源偏振態的變化呈現正弦的分布。
關鍵詞：掃描近場光學顯微鏡；光纖探針；VirtualLab Fusion軟件；偏振態
展開 張寶武1,3，饒鵬輝2，霍劍鋒1，余桂英1
( 1.中國計量大學計量測試工程學院，杭州310018，2.訊技光電科技(上海)有限公司，上海200092；3.比薩大學 物理系，比薩56127)
摘要：為了研究掃描近場光學顯微鏡(SNOM) 光纖探針的光學特性，采用基于場追跡方法的光學軟件VirtualLab Fusion 進行了仿真實驗，取得了SNOM光學探針尖端外部光場的分布情況。結果表明，沿z軸方向，不同截面上的光場分布都會呈現小孔衍射的圖案，其中心斑點中心強度隨著z值的變大而呈近似指數函數衰減，到z=100nm位置處幾乎衰減為0;中心斑點輪廓線的半峰全寬隨著z值的變大而呈現先不變后增大的趨勢，其拐點處于z=20nm位置處，此時對應的中心強度值為7.2V/m2，這個強度值按指數函數計算正好處于z=0nm位置處強度的e-2。結果清晰顯示了SNOM光學探針的光學特性，證實SNOM探針工作時需要與樣品表面保持在10nm左右的必要性。
關鍵詞： 成像系統; 掃描近場光學顯微鏡; 場追跡; VirutalLab Fusion; 光纖探針
展開 據美國海軍研究實驗室2018年1月4日報道，美國海軍研究實驗室NRL（Naval Research Laboratory）一個由物理學家組成的科研團隊已經找到改善六方氮化硼器件光學損耗特性和傳輸效率的手段，使得制備小型激光器和納米光學器件成為可能。
六方氮化硼（h-BN）由硼和氮原子組成的原子級薄晶格組成。最新研究證明，該材料是一種可用于紅外納米光子學的光學材料，被認為是二維材料的理想襯底材料。自然界中存在的硼由原子質量相差達10%的B-10和B-11兩種同位素組成。這兩種同位素的原子質量差異使得由聲子散射造成的光學性能大量損失，進而限制了該材料的潛在應用。
為此，科研人員制備了一種同位素純度超99%的六方氮化硼樣品，該樣品幾乎完全由B-10或B-11組成。“我們已經證明，可以通過在極性半導體和介電材料中精心設計同位素來克服納米光子學固有的效率限制。”該樣品能夠顯著降低六方氮化硼的光學損耗，與天然六方氮化硼相比，光頻振動模式的傳動距離和持久性都高出多達3倍。這種振動模式不僅使得六方氮化硼樣品具有近場光學和化學傳感特性，還為開發和制備具有相似性質的其它材料提供了一種可借鑒方法。
研究人員還包括來自于加州大學圣迭戈分校（University ofCalifornia San Diego）、堪薩斯州立大學（Kansas StateUniversity）、橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)、哥倫比亞大學（ColumbiaUniversity）和范德堡大學（Vanderbilt University）的科學家。
來源：新材料技術前沿
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展開 在JCMsuite中，利用光學手性的形式和內置的手性參量可以計算光散射體的手性響應。結果表明，時間諧波光學手性密度服從局部連續性方程[1]。這使得手性行為的分析類似于研究電磁能量的標準消光實驗。
在電磁能量的情況下，消光由散射和損失[2]組成。對應的手性參量是光學手性的消光散射，以及體積和界面上的手性轉換。這就得到了守恒定律
積分是在散射體的外表面?Ω和體積Θ以及表面?Θ上進行的。
這些參量在JCMsuite中命名，如下表所示。更多細節可以在這里找到。
作為案例展示，我們計算散射體的手性響應如下圖所示：
它的直徑是一個波長的量級，它的介電常數固定為ε=4.5。在下面，我們將改變散射體的磁導率μ，并觀察預測的對偶對稱性[3]對于恒定比率ε/μ的散射體及其環境。周圍的材料是ε=μ=1的空氣。
由于散射體是無損的和各向同性的，在它的體積內將沒有轉換。請參考四分之一波片的案例，以獲得更多關于體積轉換的信息。
在這里，所需的參量被計算為如上所述的電磁手性通量的通量積分。如下圖所示，對于接近對偶對稱的材料，轉換趨向于零。
在固定介電常數ε=4.5下，散射體的磁導率μ的變化。
該散射體是對偶的ε/μ=1，產生零手性轉換。
在JCMsuite中，所有手性密度都是相似的。例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
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關鍵詞：掃描近場光學顯微鏡；光纖探針；VirtualLab Fusion軟件；偏振態
關鍵詞： 成像系統; 掃描近場光學顯微鏡; 場追跡; VirutalLab Fusion; 光纖探針
例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V.
例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V. Poulikakos, Martin Hammerschmidt, Sven Burger, and Frank Schmidt.
例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V.
例如，我們在下面的圖中展示了增強的近場光學手性密度的電子部分。這是一個后處理過程，即ExportFields：輸出參量電手性密度。
具有ε/μ=1的雙散射體的光手性密度X的近場增強
參考文獻
[1] Philipp Gutsche, Lisa V.
<p class="ql-align-justify">在表面等離子體激元學研究中，金屬納米粒子的光學特性是許多應用的基礎，例如化學和生物醫學傳感、 表面增強光譜、和近場掃描光學顯微鏡。金或銀納米粒子中的電子與入射光場相互作用時產生局域表面等離子體共振 (LSPR)。這種 LSPR 現象強烈依賴于納米結構的尺寸、形狀和周圍介電環境。
圖1：（A）近場光學實驗觀測半覆蓋石墨烯的α-MoO?異質結中極化激元負折射平面聚焦示意圖。
提高成像分辨率是近場光學的一個熱門領域，達到這些超高分辨率需配合昂貴的高精度儀器設備，而利用超材料來實現超高分辨率無疑是一種低成本的辦法。
這種微結構的尺度小于它作用的波長，因此得以對波施加影響，實現讓光波、雷達波、無線電波、聲波甚至地震波彎曲的夢想，這是傳統材料無法實現的。超材料超透鏡能將漸散的光波轉化成能被標準設備收集傳播的光線，繼而突破散射的限制。
