近場光學不僅是突破衍射極限的有效光學手段,而且是隨著科學技術向小尺寸、低維空間推進而在光學領域出現的壹門新興交叉學科。它的研究對象是距離物體表面壹個波長(幾納米)以內的光學現象。近場光學顯微鏡是壹種新型的超高分辨率顯微成像技術,是探針技術和光學顯微鏡技術相結合的產物,是近場光學的重要組成部分。
近場光學成像不同於經典光學,它涉及壹個波長範圍內的光學理論和現象。所謂“近場”區域包括:(l)輻射場:可以向外傳輸的場分量;(2)非輻射場:局限於樣品表面並在遠處迅速衰減的場分量。由於近場波反映的是光在空間光學性質不連續的情況下的瞬態變化,所以我們可以通過檢測樣品的倏逝波來檢測樣品的亞波長結構和光學信息。近年來,近場光學顯微鏡在理論和實踐上都取得了突破。
因為光子具有壹些特殊的性質,如無質量、電中性、波長更長(與電子相比)、容易改變偏振特性、可以在空氣和許多電介質材料中傳播等。,近場光學在納米尺度的觀測中發揮著不可替代的作用,導致了近場光學顯微鏡在納米尺度的光學成像、納米尺度的光學微加工和光刻、超高密度信息存儲、生物樣品的原位和動態觀測等方面的應用。該領域的另壹個新發展是近場光學技術與近場光譜和時間分辨率的結合。人們不僅可以分辨單個分子,還可以得到單個分子發出的熒光光譜和結合時間分辨率(10-15s)的介觀體系信息。同時也提出了近場條件下分辨率、對比度、偏振和光傳播特性等新的理論問題。