Нанооптика ближнеполевой микроскопии: эффекты распространения светового поля в сужающемся субволновом зонде

• Автор: Арсланов, Наркис Мусавирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Глава 1. Ближнеполевая оптическая микроскопия
Теоретические подходы к расчету световых полей в зонде ближнеполсвой оптической микроскопии
1.1. Проблемы распространения светового поля в сужающемся зонде
1.2. Теоретические подходы к описанию светового поля в зонде
1.3. Постановка задач и обоснование выбора метода
Глава 2. Распространение ТМ и ТЕ мод электромагнитного поля
в сужающемся зонде ближнеполевого оптического микроскопа с субволновым радиусом отверстия
2.1.Введени е
2.2. Метод поперечных сечений
2.3. Коэффициент связи мод
2.4. Связь мод в сужающемся волноводе
2.5. Расчет волновода переменного сечения с неидеальными стенками
в первом порядке разложения по волновому сопротивлению
2.6. Волновое число в волноводе с неидеальными стенками
2.7. Поведение амплитуд ТМ0т и ТЕ0т мод поля в сужающемся зонде
2.8. Выводы к главе

Глава 3. Оптимальная форма зонда оптического микроскопа ближнего поля с субволновым отверстием

3.1. Введение
3.2. Математическая формулировка задачи определения оптимальной
формы зонда
3.3. Аналитическое выражение формы оптимального зонда
для ТМ света
3.4. Сравнение параметров выходящего ТМ света в зондах с различной ...72 формой
3.5. Оптимальная форма зонда для ТЕ света
3.6. Преимущества оптимальной формы зонда для ТЕ света
3.7. Выводы к главе
Глава 4. Интерференционное пространственное сжатие
и туннелирование света в субволновом отверстии зонда
4.1. Введение
4.2. Основные уравнения К-метода
4.3. Преобразование продольно и поперечно поляризованного поля
в субволновом зонде
4.4. Влияние длины волны света и формы сужения зонда на
туннелирование эванесцентного ТМ светового поля.
4.5. Туннелирование фемтосекундного импульса через зонд
4.6. Пространственная структура ТМіт светового поля в сечении
субволнового отверстия
4.7. Пространственная интерференция ТМот световых мод в зонде
4.8. Пространственная интерференционная структура ТМ0т света
4.9. Пространственная структура ТЕ0т и НЕ]т светового поля
4.10. Структура ближнего ТМ поля в зонде с оптимальной формой
4.11. Выводы к главе

Основные результаты и выводы диссертации
Список публикаций автора
Литература

В работе [126] дисперсионное уравнение (2.41) на волновые числа собственных мод цилиндрического волновода решалось в виде разложения в ряд по отношению поперечной компоненты волнового числа к продольной в приближении а>А., где Я - длина волны света. Полученные аналитические выражения затем использовались для изучения свойств семейства ЕН (электрических) мод, таких как зависимость поляризации излучения, соотношение его магнитной и электрической составляющей. Однако полученное аналитическое выражение для волнового числа нельзя использовать применительно к зонду ближнеполевой микроскопии, так как там выполняется условие а < Я.
Ниже мы приведем подобное решение для волнового числа НЕ и ЕН мод в виде разложения в ряд по волновому сопротивлению стенок, следуя К -методу, развиваемому в работах [38, 111, 112, 127 - 129]. При этом полученные аналитические решения с высокой точностью согласуются с ранее полученными численными результатами работ [98,122].
2.6. Волновое число в волноводе с неидеальными стенками
Для определения волновых чисел Ау мод в волноводе с неидеальными
стенками в виде ряда до первого порядка по С, воспользуемся тем, что граничное условие на металле заменяется граничными условиями Леонтовича
(2.25) [121], которые в цилиндрической системе координат принимают вид:
£„ = #/_-, Е;=-фу, (2.42)
где С, - ,1/і/є волновое сопротивление стенок. При этом собственные значения разложим в ряд по степеням £«1:
а2 -а^ + £а2 +... к2 = кд£0 -а2 = ИІ -С,о -... (2.43)
Запишем, участвующие в граничном условии (2.42) компоненты полей через мембранные функции - потенциалы Герца [1] и получим условия, связывающие значения этих функций на контуре сечения С: