针对大尺度空间中构件特征隐藏区的空间坐标测量, 提出了一种基于无衍射光束的测量探针, 并将该探针与全站仪结合构成了空间坐标组合测量系统。介绍了探针姿态测量系统和组合测量系统的结构与原理。测量时, 首先将探针测头接触于被测点, 并用全站仪或激光跟踪仪瞄准探针的光学系统, 测得探针的空间位置坐标。接着, 使用探针将测距激光通过axicon透镜变换为无衍射光, 并由CCD摄像机获得图像。由无衍射光的中心一对一映射激光的入射方向, 通过无衍射光图像定中计算, 获得探针的水平角和俯仰角。最后, 通过电子倾角仪测得探针滚动角; 联合测得各姿态角和位置坐标, 通过坐标变换, 计算得出被测点的空间坐标。实验显示, 该探针的姿态角测量精度为1 mrad, 组合测量空间位置偏差为±1 mm, 表明基于无衍射光束的探针与全站仪所构成的组合测量系统可满足大尺度空间中特征隐藏区空间坐标测量的要求。

在同时考虑样品的形貌及材料光学参量和入射光偏振模式的情况下，利用基于边界元方法编写的二维矢量电磁场计算程序，对工作在照明模式下的扫描近场光学显微镜(Scanning Nearfield Optical Microscope，SNOM)的近场矢量电磁场分布进行了数值计算模拟研究．结果表明，在没有表面形貌特征时，探针的光能量透射率随样品材料的折射率和损耗角的增加而增大，而样品表面光斑尺寸受折射率和损耗角的影响很小；对有形貌特征的探针扫描像研究结果表明，SNOM的分辨率随着样品的折射率和损耗角的增加而提高；对SNOM不同的工作模式的扫描成像信号进行的计算结果表明，恒定间距扫描方式比恒定高度扫描方式对样品表面的细节有较强的分辨能力．

在轻敲模式AFM中,利用DMT模型与光探针点衍射理论结合来检测微探针的振动,并对振动信号进行频率域分析,通过检测和控制信号中高次谐波分量使针尖-样品间撞击力保持恒定.测试实验表明,该系统具有结构简单、可测不同材料的样品和对软质材料样品损伤小的优点,其测量重复性可达1%,分辩力可达1～5nm.

以扫描探针显微理论为基础,讨论了基于光学纤维探针技术的自聚焦透镜光斑测量方法,介绍了实验系统的构成和测量原理、光学探针的制作和软件控制技术,并且以日本产NSG自聚焦透镜为样品进行了光斑测量和分析.所得结果对于评价自聚焦透镜的成像性能具有重要意义.

提出了一种基于激光的Raman -Nath衍射和光干涉进行纳米级测量的光机电一体化的新方法 ,分析了数字鉴相、A/D变换和X/Y驱动的特点 ,并对测量精度进行了扼要地分析用激光加电场进行育种研究 ,发现静电场和激光的作用效果是不相同的。这反映了它们与生物组织的相互作用机制的差异。本文用量子力学对此差异进行了解析分析 ,并与育种试验结果进行印证。得出电场辐照种子 ,可降低蛋白质分子的能级 ,增加种子的生物活性 ;激光辐照种子 ,有可能使DNA的构象发生变化 ,从而引起一定程度上的变异

虚拟光探针是基于近场光学隐失场干涉原理产生的一种非实体探针,可以应用于近场光学超高密度存储、纳米光刻、近场光学成像、光谱探测、纳米样品的近场光学操作等领域.本研究采用三维时间域有限差分(FDTD)方法对近场光学虚拟光探针的光场分布特性进行了数值模拟计算和比较,分析了孔的形状、大小及偏振态等因素对虚拟光探针光场分布的影响.研究结果表明虚拟光探针的通光效率较普通的纳米孔径光纤探针提高102～104倍;其光场分布的中间峰的半峰全宽(即虚拟光探针的尺寸)在一定距离范围内基本保持不变,从而可以解决近场光学系统中纳米间距控制的难题,避免光学头与介质的碰撞.优化虚拟光探针的设计参量能有效的抑制虚拟光探针中的旁瓣.文章还给出了应用虚拟探针实现高密度光存储的原理方案.

介绍一种具有纳米级测量灵敏度的非接触光探针平整度测试仪,其分辨率优于1 nm.这种测试仪在电子玻璃、半导体、集成电路、薄膜和纳米技术等领域都有很大的应用前景.给出了该测试仪在液晶显示器件基板表面形状研究方面的一些应用的实验测试数据结果,表明该测试仪可以在液晶显示器件研究中发挥作用.

采用三维时间域有限差分(FDTD)方法研究了扫描近场光学显微镜中光纤微探针的近场分布特性.研究结果表明,锥形裸光纤探针的近场光中,以从探针锥变区侧面泄露的光即传播场为主,当在探针的侧面镀上一层金属膜对于从侧面泄露的光具有较好屏蔽效果,因而比裸光纤探针具有更好的空间束缚能力;无论是裸光纤探针还是金属膜探针,入射偏振光从针尖出射后发生了退极化现象,近场分布中产生与入射光偏振方向垂直的其它两个电场分量,而且金属膜探针的退极化分量对近场分布的影响比裸探针显著得多.如果在近场成像中接收退极化分量而不是总场则可以提高近场成像的对比度.还详细地分析了微探针的近场分布特征与退极化之间的关系.