掃描近場光學顯微鏡（Scanning Near-Field Optical            Microscope，SNOM），也稱為光學近場顯微鏡，是一種高分辨率的顯微鏡技術，廣泛用于研究納米尺度下的表面形貌、材料性質以及光學信號的獲取。

1. 原理

掃描近場光學顯微鏡基于近場光學原理，其核心思想是將光源與樣本之間的距離縮短到波長尺度以下，允許研究者在極小的尺度范圍內獲取高分辨率的圖像和光譜信息。主要原理包括：

a. 光源： SNOM通常使用激光光源，如激光二極管（LD）或激光二極管激發的激光二極管（VCSEL）。

b. 光傳輸： 激光光源通過光纖耦合到掃描探針的尖端，然后沿著探針波導傳輸到尖端。

c. 探針尖端： 探針尖端通常是納米尺度的金屬或光學波導，具有納米尺度的尺寸，允許局部近場光學相互作用。

d. 近場相互作用： 當探針尖端非常接近樣本表面時，電磁波與樣本表面相互作用，產生一個近場區域，其中電場在納米尺度范圍內變化。

e. 收集信號： 探針尖端的近場信號可以通過不同的方式檢測，包括透射、反射、熒光、拉曼散射等，獲得表面形貌和光學性質信息。

2. 工作方式

SNOM的工作方式通常分為接觸模式和非接觸模式：

a. 接觸模式： 在接觸模式中，探針尖端輕微接觸到樣本表面，從而使近場信號更容易獲取。這通常用于表面拓撲成像。

b. 非接觸模式： 在非接觸模式中，探針尖端未接觸樣本表面，但仍能夠獲取近場信號。這種模式可用于敏感表面的顯微鏡研究，以避免樣本損壞。

3. 應用領域

掃描近場光學顯微鏡在眾多領域中都具有廣泛的應用，包括：

a. 納米材料研究： 可用于研究納米顆粒、納米結構的表面形貌和光學性質。

b. 生物學研究： 用于觀察細胞、生物分子以及細胞內的光學過程，提供高分辨率的顯微鏡圖像。

c. 表面等離子體共振（SPR）： 用于研究表面等離子體共振的生物傳感應用，如蛋白質檢測和DNA測序。

d. 光學納米操控： 可用于操控納米粒子、納米桿、納米線等，進行光學操控和操縱。

e. 納米光學器件： 可用于設計和研發納米光學元件，如光學天線、光波導和光學波片。

f. 光子晶體： 用于研究光子晶體的結構和性質，以開發新型光子學器件。

4. 重要性

掃描近場光學顯微鏡是一種非常重要的工具，因為它能夠允許研究者在納米尺度下獲得高分辨率的光學信息。這對于納米科學和納米技術的發展至關重要，因為在這些領域中，我們需要更好地理解和控制納米結構和納米材料的性質。通過SNOM，研究者可以直觀地觀察和分析納米世界，從而推動了納米材料、納米生物學和納米光學的研究和應用。