扫描近场光学显微镜（Scanning Near-Field Optical            Microscope，SNOM），也称为光学近场显微镜，是一种高分辨率的显微镜技术，广泛用于研究纳米尺度下的表面形貌、材料性质以及光学信号的获取。

1. 原理

扫描近场光学显微镜基于近场光学原理，其核心思想是将光源与样本之间的距离缩短到波长尺度以下，允许研究者在极小的尺度范围内获取高分辨率的图像和光谱信息。主要原理包括：

a. 光源： SNOM通常使用激光光源，如激光二极管（LD）或激光二极管激发的激光二极管（VCSEL）。

b. 光传输： 激光光源通过光纤耦合到扫描探针的尖端，然后沿着探针波导传输到尖端。

c. 探针尖端： 探针尖端通常是纳米尺度的金属或光学波导，具有纳米尺度的尺寸，允许局部近场光学相互作用。

d. 近场相互作用： 当探针尖端非常接近样本表面时，电磁波与样本表面相互作用，产生一个近场区域，其中电场在纳米尺度范围内变化。

e. 收集信号： 探针尖端的近场信号可以通过不同的方式检测，包括透射、反射、荧光、拉曼散射等，获得表面形貌和光学性质信息。

2. 工作方式

SNOM的工作方式通常分为接触模式和非接触模式：

a. 接触模式： 在接触模式中，探针尖端轻微接触到样本表面，从而使近场信号更容易获取。这通常用于表面拓扑成像。

b. 非接触模式： 在非接触模式中，探针尖端未接触样本表面，但仍能够获取近场信号。这种模式可用于敏感表面的显微镜研究，以避免样本损坏。

3. 应用领域

扫描近场光学显微镜在众多领域中都具有广泛的应用，包括：

a. 纳米材料研究： 可用于研究纳米颗粒、纳米结构的表面形貌和光学性质。

b. 生物学研究： 用于观察细胞、生物分子以及细胞内的光学过程，提供高分辨率的显微镜图像。

c. 表面等离子体共振（SPR）： 用于研究表面等离子体共振的生物传感应用，如蛋白质检测和DNA测序。

d. 光学纳米操控： 可用于操控纳米粒子、纳米杆、纳米线等，进行光学操控和操纵。

e. 纳米光学器件： 可用于设计和研发纳米光学元件，如光学天线、光波导和光学波片。

f. 光子晶体： 用于研究光子晶体的结构和性质，以开发新型光子学器件。

4. 重要性

扫描近场光学显微镜是一种非常重要的工具，因为它能够允许研究者在纳米尺度下获得高分辨率的光学信息。这对于纳米科学和纳米技术的发展至关重要，因为在这些领域中，我们需要更好地理解和控制纳米结构和纳米材料的性质。通过SNOM，研究者可以直观地观察和分析纳米世界，从而推动了纳米材料、纳米生物学和纳米光学的研究和应用。