Особенности измерения субволнового фокусного пятна ближнепольным микроскопом
Стафеев С.С., Котляр В.В.

Аннотация:
В работе численно и экспериментально исследовалось влияние полого металлического пирамидального кантилевера сканирующего ближнепольного оптического микроскопа на результат измерения характеристик субволнового фокусного пятна. На примере фокусировки линейно-поляризованного лазерного гауссова пучка с длиной волны λ=633 нм зонной пластинкой Френеля с фокусным расстоянием 532 нм было показано, что полый кантилевер из алюминия с углом при вершине 70° и отверстием 100 нм регистрирует преимущественно интенсивность поперечных компонент электрического поля. При этом фокусное расстояние равно 0,36λ, меньший диаметр эллиптического фокуса равен (0,40±0,02)λ, глубина фокуса – 0,59λ , а дифракционная эффективность – 12%.

Ключевые слова :
субволновая фокусировка лазерного света, зонная пластинка Френеля, сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия, полый металлический пирамидальный кантилевер с отверстием в вершине, FDTD-метод.

Литература:

  1. Chen, K.R. Beyond-limit light focusing in the intermediate zone / K.R. Chen, W.H. Chu, H.C. Fang, C.P. Liu, C.H. Huang, H.C. Chui, C.H. Chuang, Y.L. Lo, C.Y. Lin, H.H. Hwung, A.Y.?G. Fuh // Opt. Lett. – 2011. – Vol. 36, N 23. – P. 4497-4499.
  2. Fu, Y. Experimental investigation of superfocusing of plas­monic lens with chirped circular nanoslits / Y. Fu, Y. Liu, X. Zhou, Z. Xu, F. Fang // Opt. Express. – 2010. – Vol. 18. – P. 3438-3443.
  3. Wang, J. Subwavelength Focusing Using Plasmonic Wavelength-Launched Zone Plate Lenses / J. Wang, W. Zhou, E.?P. Li, D.H. Zhang // Plasmonics. – 2011. – Vol. 6. – P. 269-272.
  4. Fu, Y. Plasmonic microzone plate: Superfocusing at visible regime / Y. Fu, W. Zhou, L.E.N. Lim, C.L. Du, X.G. Luo // Appl. Phys. Lett. – 2007. – Vol. 91. – P. 061124.
  5. Mote, R.G. Experimental demonstration of near-field focusing of a phase micro-Fresnel zone plate (FZP) under linearly polarized illumination / R.G. Mote, S.F. Yu, A. Ku­mar, W. Zhou, X.F. Li // Appl Phys B. – 2011. – Vol. 102. – P. 95-100.
  6. Kotlyar, V.V. Modeling the sharp focus of a radially polarized laser mode using a conical and a binary microaxicon / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev // J. Opt. Soc. Am. B. – 2010. – Vol. 27. – P. 1991-1997.
  7. Хонина, С.Н. Острая фокусировка лазерного излучения с помощью двухзонного аксиального микроэлемента / С.Н. Хонина, Д.А. Савельев, А.В. Устинов // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 2. – С. 160-169.
  8. Wei, P.K. Focusing subwavelength light by using nanoholes in a transparent thin film / P.K. Wei, W.L. Chang, K.L. Lee, E.H. Lin // Opt. Lett. – 2009. – Vol. 34. – P. 1867-1869.
  9. Li, X. Optical analysis of nanoparticles via enhanced backscattering facilitated by 3-D photonic nanojets / X. Li, Z. Chen, A. Taflove, V. Backman // Opt. Exp. – 2005. – Vol. 13. – P. 526-533.
  10. Heifetz, A. Photonic Nanojets / A. Heifetz, S.-C. Kong, A.V. Sahakian, A. Taflove, V. Backman // J. Comput. The­or. Nanosci. – 2009. – Vol. 6. – P. 1979-1992.
  11. Wang, T. Subwavelength focusing by a microsphere array / T. Wang, C. Kuang, X. Hao, X. Liu // J. Opt. – 2011. – Vol. 13. – P. 035702.
  12. Fang, W. Subwavelength focusing of light by a tapered microtube / J. Fu, H. Dong, W. Fang // Appl. Phys. Lett. – 2010. – Vol. 97. – P. 041114.
  13. Lerman, G.M. Demonstration of nanofocusing by the use of plasmonic lens illuminated with radially polarized light / G.M. Lerman, A. Yanai, U. Levy // Nano Lett. – 2009. – Vol. 9. – P. 2139-2143.
  14. Jia, B. Direct observation of a pure focused evanescent field of a high numerical aperture objective lens by scanning near-field optical microscopy / B. Jia, X. Gan, M. Gu // Appl. Phys. Lett. – 2005. – Vol. 86. – P. 131110.
  15. Дегтярёв, С.А. Моделирование прохождения остросфо­кусированного излучения через зонды различной конфигурации / С.А. Дегтярёв, С.Н. Хонина, Д.Л. Скуратов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). – 2012. – Т. 35, № 4. – С. 204-208.
  16. Kotlyar, V.V. Analysis of the shape of a subwavelength focal spot for the linearly polarized light / V.V. Kotlyar, S.S. Stafeev, Y. Liu, L. O’Faolain, A.A. Kovalev // Appl. Opt. – 2013. – Vol. 52. – P. 330-339.
  17. http://optics.synopsys.com/rsoft/rsoft-passive-device-fullwave.html.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20