2004-03-23

近場光學(Near-field optics)

一八七三年,德國物理學家阿貝(Ernst Abbe, 1840-1905)認為觀察者與被觀察者在遠場光學(註1)的範圍中,無法避免光的的干涉與繞射效應。以在傳統光學顯微鏡中,僅能獲得約二分之一個量測波長的空間解析度,這稱為光學繞射極限。英國的瑞賴(John William Strutt (Lord Rayleigh), 1842-1919)針對這一點寫下了所謂的 Rayleigh 準則:

兩物體的距離必須大於或等於(1.22λ/2n sinθ)才能清楚地分辨出來,中 λ 是所使用的光波長,n 是所在的光學介質折射係數,θ 是用來收集或聚光至感測器所用的物鏡光孔穴的半角。

英國的辛格(Edward Hutchinson Synge)及美國的歐基夫(John Aloysius O'Keefe, 1916-2000)分別在一九二八年及一九五六年提出在近場光學(Near-field optics)中(註2)進行光學量測,可避免因大於一個波長的距離之後,光波動性質的呈現與干擾,便可獲得超越繞射極限的空間解析度。一九七二年亞許(E.A. Ash)與尼可斯(G. Nichols)才以波長是三公分的微波,證實的確可在近場範圍中達到 1/60 波長的空間解析度。

近場光學,後來先應用於顯微量測,近年來隨著儲存需求的大量提升,開始計劃被應用於光儲存設備上,而開始有近場光儲存設備的發展。而在近場光學的範圍下,為位光探測器與光記錄訊號間,因為距離突然縮小的原因,使得在其它的氣體在周遭一大氣壓的情況下,在介面間發生了稀薄化的現象,讓氣體由連線的流場進入了不連續流場的範圍,在其中的氣壓效應,也發生了明顯的變化。


註1:遠場光學,即指量測的距離遠大於一個量測波長時稱之。
註2:近場光學,即遠小於一個量測波長的距離。

 

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