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题目:SNOM光纤探针制备技术及仿真计算研究

关键词:扫描近场光学显微镜;有限积分算法;机械研磨法;光纤探针

  摘要

近场光学显微镜(Scanning near-field optical microscope , SNOM)是扫描探针显微镜家族的重要成员,能以光学观察方法得到样品微纳米尺度的形貌和光学图像,突破了传统光学显微镜理论分辨率的阿贝衍射极限,能在对样品无损伤的情况下探测其表面及内部的光学性质,已经成为探测微观世界强有力的工具,广泛应用于材料科学,生物工程,信息科学等多个领域。本论文围绕近场光学显微镜的核心部件-光纤探针的特性分析及其制备技术开展了研究工作,从理论和实验上进行了分析和讨论,并提出了一种采用研磨法的近场光学显微镜光纤探针制备技术,在锥角控制、可操控性等方面具有明显优势,为光纤探针制备技术的研究提供新的思路。本论文主要研究和讨论的内容如下:1在对扫描探针显微镜特点及其发展进行综述的基础上,分析了扫描近场光学显微镜的基本结构、针尖-样品间的工作方式和工作原理,并采用有限积分法分别对不同锥角和不同尖端孔径大小的四棱锥形光纤探针的出射电场分布进行模拟仿真,为探针的选用提供了理论依据,并对探针的制备技术提供了理论支持。2提出了一种利用研磨方法制备光纤探针的技术。利用自制的研磨装置,采用不同颗粒度的氧化铝研磨材料,对光纤末端进行研磨、抛光,形成锥形探针;制备过程中可以对光纤探针的表面和锥角进行直接控制。利用此方法制作了直四棱锥型大锥角光纤探针,并对光盘样品进行扫描成像,同时获得了样品的切变力形貌像、振幅像和透射模式的近场光学像。