近场光学显微镜的应用与近场光学计算

摘要

该文围绕近场光学,分为应用与理论分析两个部分,第一部分采用近场光谱手段研究单壁碳纳米管的光致发光性质;第二部分针对各种不同的近场光学问题进行理论和数值分析.该文的主要特色在于：1.首次观察到的平行排列于AFI晶体孔道中的直径0.42nm的单壁碳纳米管的在可见光波段有较强的光致发光现象.其光致发光现象与其一维结构的特性相符.采用近场光谱的方法观察到碳纳米管因长度方向的量子限效应导致其发光光谱和吸收谱的兰移以及呈现一定能量间隔的峰结构.2.用修改和扩展了FDTD算法,实现了对色散介质的描述,首次使用此方法给出了无孔NSOM的ART模式下金属表面等离子体波的产生、传播和散射特性.出了无孔NSOM的ATR模式下金属表面等离子体波的产生、传播的散射特性.3.发展了基于FDTD和Maxwall应力张量积分的计算微粒子受到光子力,特别是计算力矩的数值分析方法,已应用于对微粒子捕获和操纵实验的分析和设计.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1-1近场扫描光学显微镜的发展概况

§1-2近场光学基本原理

§1-3 SNOM组成与工作原理

§1-4 SNOM的不同工作模式

§1-5扫描近场光学显微镜中的光学相衬机制

§1-6扫描近场光学显微镜的应用领域

§1-7本文的主要内容和章节安排

参考文献

第二章单壁碳纳米管的近场光谱研究

§2-1引言

§2-2碳纳米管简介

§2-3实验装置与设计

§2-4单壁碳纳米管的光致发光现象

§2-5单壁碳纳米管的光致发光的各向异性

§2-6不同激发条件下单壁碳纳米管的发光特性

§2-7不同单壁碳纳米管样品的光致发光特性

§2-8关于单壁碳纳米管的光致发光机理的讨论

§2-9本章小结

参考文献

第三章近场光学的数值分析方法

§3-1用于近场分析的理论方法的概述

§3-2平面波展开法(基于匹配边界条件的理论)

§3-3复合多极子法(Multiple Multipole MMP)

§3-4格林并矢法

§3-5有限元法(FEM)

§3-6时域有限差分法(FDTD Finite-Difference Time-domain)

§3-7本章小结

参考文献

第四章时域有限差分法用于近场光纤探针的分析

§4-1引言

§4-2二维FDTD模型计算光纤探针的光场传输特性

§4-3三维时域有限差分法的近场光纤探针光场传输特性分析

§4-4飞秒脉冲在光纤探针中的传播

§4-5本章小结

参考文献

第五章无孔SNOM及脉冲光的传输的FDTD分析

§5-1引言

§5-2基于内部全反射倏逝场的无孔SNOM光场分析

§5-3基于表面等离子体增强的无孔SNOM光场分析

§5-4本章小结

参考文献

第六章近场光子力和微粒子操纵

§6-1引言

§6-2聚焦光束梯度力光阱的原理

§6-3光纤微透镜对微粒子的捕获实验

§6-4光子力的数值计算方法和微粒子受力分析

§6-5倏逝场实现对微粒子的操纵

§6-6本章小结

参考文献

攻读博士期间发表的论文目录

致谢