近场光学
近场光学显微镜的原理与应用
近场光学显微镜的原理与应用近场光学显微镜是一种高分辨率的显微镜，其分辨率比传统的光学显微镜高出数倍，由于其具有显著的优势，被广泛的应用于生物学、化学以及物理学领域。
近场光学显微镜的原理是利用阴影和高斯分布的原理，在极短距离内记录样品，从而实现高分辨率成像。
与传统的光学显微镜不同，近场光学显微镜使用的是非球形的探针，其可以显著的提高成像的分辨率。
探针可以通过针尖控制光的传播和聚焦，从而取代传统光学系统中的透镜。
近场光学显微镜有两种类型：激光扫描近场光学显微镜（SNOM）和原子力显微镜（AFM）。
SNOM利用了光的境界效应，在激光束射到探头和样品之间形成了一个非常小的空气隙，光束在这里发生折射、反射和散射。
探头测量位于芯片的表面上的交变光强度。
这种技术允许使用单个探头高效提取光信号并增强局部场，进而得到非常高分辨率的成像结果。
在AFM中，探针不是扫描光束，而是通过机械力与样品表面相互作用，记录样品表面的形态和物理各向异性特性，通过扫描电镜的探头与样品的亲密接触生成形态和力学特性的映像。
在这种情况下，由于电磁力的交互，探头会受到样品表面的微小变形和反弹，探针的垂直与样品表面的距离可以被计算。
近场光学显微镜的应用非常广泛，例如在纳米电子学领域中，通过这种技术可以对晶体结构进行分析，从而更好地理解其物理和电学特性。
在化学领域中，近场光学显微镜可以增加化学计量成像的分辨率，并通过分析分子跳变和化学反应来研究它们的反应和组成。
在生物医学领域中，这种方法可以精确地研究肿瘤细胞、细胞器、脂质体和分子间相互作用的等。
此外，近场光学显微镜还可以用于制备仿生材料、制备高分辨率传感器等。
近场光学显微镜的出现大大扩展了显微镜的应用范围，为各个领域的研究提供了极有价值的工具和方法。
地球上的很多领域都可以应用这种技术，相信这种技术将有不同层面的突破。
2023年近场光学显微镜行业市场前景分析
2023年近场光学显微镜行业市场前景分析近场光学显微镜是一种用于研究纳米尺度物理、化学和生物学特性的先进显微镜技术。
近年来，随着纳米科技和生物医学的发展，近场光学显微镜在学术和工业界得到越来越广泛的应用，市场需求不断扩大。
本文将从技术发展趋势、市场细分、应用领域等方面分析近场光学显微镜行业的市场前景。
一、技术发展趋势1. 高分辨率近场光学显微镜是一种非常高分辨率的显微镜，其解析度可以达到几十纳米以下，远高于传统光学显微镜的极限。
未来，随着技术的不断发展，近场光学显微镜的分辨率还将进一步提高。
2. 自动化近场光学显微镜的操作需要高度的专业知识和技能，使用起来相对复杂。
未来，随着自动化技术的发展，近场光学显微镜的使用将更加便利，普及率也将进一步提高。
3. 多模式成像随着科技的发展，人们对物质的认识也在不断深入。
未来，近场光学显微镜将不仅限于单一的成像模式，而是向多模式成像过渡，以满足更加广泛的应用需求。
二、市场细分1. 学术市场近场光学显微镜主要应用于学术研究领域，如物理、化学、生物学和医学等。
在学术界，近场光学显微镜是一项重要的实验工具和技术手段，其应用前景非常广阔。
2. 工业市场近场光学显微镜在工业界的应用越来越广泛，尤其在半导体制造、光纤通信、生物医学等领域得到了很好的应用。
未来，随着工业化水平不断提高，近场光学显微镜在工业应用领域的市场前景还将不断扩大。
三、应用领域1. 生物医学近年来，随着纳米医学的崛起，近场光学显微镜在生物医学领域的应用越来越广泛。
近场光学显微镜可以用于肿瘤细胞的观察、药物分子的分布状况、细胞结构的分析等。
未来，随着生物医学技术的不断发展，近场光学显微镜在该领域的应用还将不断深入。
2. 纳米材料近场光学显微镜在纳米材料领域也有着广泛的应用。
尤其是在纳米材料的表征和性质研究方面，近场光学显微镜有着非常突出的优势。
未来，随着纳米材料领域的发展，近场光学显微镜在该领域的应用前景将会更加广阔。
光学远场和近场
光学远场和近场光学是研究光的传播、产生和控制的学科。
在光学中，远场和近场是两个重要的概念。
我们来了解一下光学远场。
光学远场是指光源到接收器之间的距离远大于波长的情况下的光场分布。
在远场中，光的传播可以用几何光学的方法进行描述，即光线的传播遵循直线传播的规律。
这意味着光线在远离光源的地方基本上是平行的，可以用光线的角度来描述光的传播方向。
此外，光线在远场中的传播路径和传播速度与介质的折射率有关。
在光学远场中，我们可以利用几何光学的原理来设计和分析光学系统。
例如，光学远场的成像系统可以通过透镜、反射镜等光学元件将光线聚焦到特定的位置上，实现物体的放大或缩小。
光学远场还可以用于光通信系统中的光纤传输、激光雷达的测距等应用。
接下来，我们转向光学近场。
光学近场是指光源到接收器之间的距离与波长相当或远小于波长的情况下的光场分布。
在近场中，光的传播不能简单地用几何光学的方法来描述，而需要考虑光的波动性。
近场中的光场分布可以用波动光学的方法进行描述，即光的传播需要考虑波动方程的解。
在光学近场中，光的传播路径和传播速度与介质的折射率以及光的波长有关。
此外，近场中的光场分布还受到光源和接收器之间的距离、光源的大小和形状等因素的影响。
近场中的光场分布可以通过数值模拟和实验方法进行研究。
光学近场在纳米光学、超分辨显微镜、光存储等领域有重要应用。
例如，近场光学显微镜可以实现超分辨成像，突破传统光学显微镜的分辨极限。
近场光学还可以用于纳米加工和纳米光子学等领域，实现对纳米结构和纳米材料的探测和操控。
总结起来，光学远场和近场是光学中两个重要的概念。
远场是指光源到接收器之间的距离远大于波长的情况下的光场分布，可以用几何光学的方法进行描述。
近场是指光源到接收器之间距离与波长相当或远小于波长的情况下的光场分布，需要考虑光的波动性。
光学远场和近场在光学系统的设计和分析、光通信、超分辨显微镜等领域有广泛的应用前景。
通过深入研究和理解光学远场和近场，我们能够更好地掌握光的传播规律，推动光学技术的发展和应用。
近场光学显微镜的工作原理
近场光学显微镜的工作原理近场光学显微镜（Near-field optical microscope, NSOM）是一种非常重要的显微镜技术，它可以突破传统光学显微镜的分辨率极限，实现纳米尺度下的超高分辨率成像。
它常被用于研究纳米结构材料、生物分子和量子器件等领域，有着广泛的应用前景。
近场光学显微镜的工作原理可以简单地描述为通过置于样品表面附近的微小探针实现的。
这个探针被称为光纤探针或是光纤尖端探针，它具有非常尖锐的末端，并且在末端附近可以发生近场增强效应。
当激光光束从光纤探针传输到样品表面时，近场增强效应使得光场能够显著缩小，并且得到了比传统光学微镜更高的分辨率。
在近场光学显微镜的成像过程中，有两种主要的成像模式，即透射式和反射式。
在透射式近场光学显微镜中，探针位于样品上方，激光在探针的末端聚焦。
样品被置于玻璃基片上，玻璃的透明度可以提高可见光的传播效率。
当激光透过探针聚焦在样品表面上时，通过激发样品表面的等离子体共振效应，可以获得显著增强的光场。
反射式近场光学显微镜与透射式不同，探针位于样品的侧面，激光从侧面照射样品，并通过探针进行观测。
在反射式近场光学显微镜中，探针末端附近的近场增强效应可以显著提高反射信号的强度，并且可以实现更高的分辨率。
这种模式常被用于研究金属纳米结构和光子器件等。
近场光学显微镜的关键在于控制和操纵光纤探针的末端。
一种常用的技术是通过金刚石刀将探针制备成尖锐的形状。
另一种常用的技术是通过电化学腐蚀来制备探针，可以得到更加均匀且尖锐的探针。
利用这些探针，可以实现纳米尺度的分辨率，并观察到一些传统显微镜无法看到的微观结构和现象。
近场光学显微镜的应用非常广泛。
在生物医学方面，它可以用于观察细胞的亚细胞结构和巨分子间的相互作用。
在材料科学领域，它可以用于研究纳米材料的光学性质和表面增强拉曼散射效应。
在半导体行业，近场光学显微镜被广泛应用于碳纳米管和纳米线的研究。
此外，近场光学显微镜还可以用于制备纳米器件和光子学元件等领域。
近场光学计算及其快速算法
近场光学计算及其快速算法近场光学计算是一种利用非传统的计算方法，对能够产生或传递光的物理体进行研究的技术。
它涉及在光学问题中运用电磁学原理，以理解光的传播、干涉、散射和吸收等现象。
随着近年来计算机能力的提高和算法的发展，近场光学计算已经成为光学领域中的一个重要研究方向。
近场光学计算可以用于各种应用领域，包括微观结构表征、纳米光学器件设计、生物医学成像和等离子体光学等。
由于光波的传播特性受到折射、散射和干涉等影响，因此需要进行复杂的计算来描述光波在物体表面或物体之间的传播。
在以往，近场光学计算通常采用传统的时间域积分法（TDFD）和频域积分法（FDFD）等方法进行模拟。
然而，这些方法存在着计算量大、计算时间长等缺点。
为了解决这些问题，近年来研究人员提出了一系列快速算法，如格林函数快速多极子法（GFMM）、快速多极子法（FMM）、快速有限差分法（FDTD）和快速傅里叶变换法（FFT）等。
GFMM是一种基于格林函数的快速算法，它通过将物体分解为多个小单元，利用格林函数的快速计算方法来减少计算量。
这种方法在纳米尺度的光学计算中得到了广泛的应用。
FMM是一种将多极子展开和快速逆傅里叶变换相结合的算法，能够快速计算复杂的散射问题。
FDTD是一种基于有限差分法的算法，通过离散化计算区域和时间步长，可以高效地模拟光波的传播。
FFT是一种将时间域转换为频域的算法，适用于周期性结构或在频域上具有周期性的光学问题。
除了这些快速算法，近年来还出现了其他一些方法用于近场光学计算，如投影分解法、变分法和深度学习等。
这些方法通过引入新的数学模型和计算思想，为近场光学计算提供了更多的选择和可能性。
总的来说，近场光学计算是光学领域中一个重要的研究领域，它通过利用电磁学原理和计算方法来研究光的传播和相互作用。
随着计算机和算法的不断进步，近场光学计算的速度和精度都得到了提高。
未来，随着新的算法和方法的出现，近场光学计算将会有更广泛的应用和发展。
近场光学显微镜原理
近场光学显微镜原理是使用由熔拉或腐蚀光纤波导所制成之探针，在外表镀上金属薄膜已形成末端具有15nm至100nm直径尺寸之光学孔径的近场光学探针，再以可作精密位移与扫描探测之压电陶瓷材料配合原子力显微技术所提供精确的高度回馈控制，将近场光学探针非常精确地控制在被测样品表面上1nm至100nm的高度，进行三维空间可回馈控制的近场扫描，而具有奈米光学孔径之光纤探针即可做接收或发射光学讯息之用，由此获得一真实空间之三维近场光学影像，因其与样品表面距离远小于一般光波波长，测得的信息皆属近场光学作用的信息，无平常常见的远场光学中绕射极限的光学解析度限制。
近场光学显微镜的原理与应用
近场光学显微镜的原理与应用近场光学显微镜是一种利用近场光学原理进行显微观察的仪器。
它的原理是通过将探测器置于样品表面附近，利用样品表面产生的近场光信号来获取高分辨率的显微图像。
近场光学显微镜具有高分辨率、高灵敏度和非破坏性等特点，已广泛应用于生物学、材料科学和纳米技术领域。
近场光学显微镜的原理基于近场光学效应。
传统的光学显微镜的分辨率受到光的衍射极限的限制，无法观察到更小尺寸的细节。
而近场光学显微镜通过将光源与探测器之间的距离缩短到波长的几个或几十个纳米，使得光的衍射极限被打破，从而实现了超分辨率的显微观察。
近场光学显微镜的应用非常广泛。
在生物学领域，它可以用于观察细胞和组织的微观结构，研究细胞的生物过程和病理变化。
通过近场光学显微镜，科学家可以观察到细胞膜的形态变化、蛋白质的分布以及细胞器的运动等细节，为生命科学研究提供了重要的工具。
在材料科学领域，近场光学显微镜可以用于研究材料的表面形貌和物理性质。
传统的光学显微镜无法观察到纳米尺度的表面结构，而近场光学显微镜可以实现纳米级的分辨率。
科学家可以利用近场光学显微镜观察材料的表面形貌、颗粒的分布和材料的光学性质等，为材料科学研究和应用提供了重要的手段。
在纳米技术领域，近场光学显微镜是不可或缺的工具之一。
纳米技术研究和制备的对象通常具有纳米尺度的特征，传统的显微镜无法观察到这些细节。
而近场光学显微镜可以实现纳米级的分辨率，可以观察到纳米颗粒的形态、大小和分布等细节。
这对于纳米材料的研究和纳米器件的制备具有重要意义。
近场光学显微镜的发展离不开技术的进步。
近年来，随着光学器件和探测器的不断改进，近场光学显微镜的分辨率和灵敏度得到了大幅提升。
同时，近场光学显微镜的成本也逐渐降低，使得更多的科研机构和实验室可以采用这一技术进行研究。
总之，近场光学显微镜是一种重要的显微观察工具，具有高分辨率、高灵敏度和非破坏性等特点。
它在生物学、材料科学和纳米技术等领域的应用已经取得了显著的成果，并为相关领域的研究和应用提供了重要的支持。
近场光学和纳米光学分析
近场光学和纳米光学分析近场光学和纳米光学是近年来发展迅猛的前沿研究领域，它们利用光的近场效应以及与纳米尺度物质相互作用的光学现象来实现对细微结构的分析和操控。
近场光学与传统的光学相比，可以突破传统光学的分辨率极限，有效地研究纳米尺度的物质特性。
近场光学的基本原理是利用探针和样品的相互作用，通过探针的高分辨率、高增强效果以及样品对探针的敏感响应，实现对样品表面和局部特征的显微分析。
其中，最常用的技术是近场光学显微镜（SNOM）。
SNOM通过在样品表面附近放置一个特殊的光学探针，利用探针的高分辨率和表面增强效应，可以直接观察和操控样品的纳米结构。
同时，SNOM还可以通过调节光探针的位置以及利用光的散射、吸收、荧光等性质，实现对样品的化学成分、表面电荷、生物分子等的分析。
近年来，SNOM已经被广泛应用于材料科学、生物医学、纳米电子等领域。
而纳米光学则更加注重对纳米结构中的光与物质相互作用的研究。
纳米尺度的物体在与光相互作用时，由于尺寸大小接近光波长，表现出与大尺度物体不同的光学特性。
纳米结构可以通过调控其光学性质来实现对光的强化、控制与操控，尤其在纳米光子学领域有着重要的应用。
纳米光学的研究主要集中在材料的表界面和结构上。
通过调控纳米结构的形状、组成和排列方式，可以控制其对光的吸收、散射、透射等性质。
例如，金属纳米颗粒具有表面等离激元共振现象，通过调整纳米颗粒的尺寸和形状，可以调控其吸收和散射光的波长和强度。
这种效应在光传感、光电子器件等领域有着广泛的应用。
此外，通过在纳米结构材料表面引入掺杂物或微观结构，还可以实现光学响应的非线性和增强，例如拉曼散射、谐振光学穿孔等。
这些纳米结构与光的相互作用的研究，也为制备高性能的光电材料和光子学器件提供了新的途径。
近场光学和纳米光学的研究不仅有助于理解材料在纳米尺度上的光学性质，而且为其在能源、光电子、生物医学等领域的应用提供了基础。
例如，近场光学和纳米光学的应用可以实现对太阳能电池、光催化材料以及光传感器等能源材料的表征和调控，进一步提高其能量转化效率和性能稳定性。
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近场光学原理简介所谓近场光学，是相对于远场光学而言。
传统的光学理论，如几何光学、物理光学等，通常只研究远离光源或者远离物体的光场分布，一般统称为远场光学。
远场光学在原理上存在着一个远场衍射极限，限制了利用远场光学原理进行显微和其它光学应用时的最小分辨尺寸和最小标记尺寸。
而近场光学则研究距离光源或物体一个波长范围内的光场分布。
在近场光学研究领域，远场衍射极限被打破，分辨率极限在原理上不再受到任何限制，可以无限地小，从而基于近场光学原理可以提高显微成像与其它光学应用时的光学分辨率。
1. 远场光学的衍射分辨极限远场光学的分辨率受到衍射效应的限制。
1873年，德国科学家阿贝（Abbe ）根据衍射理论首次推导出衍射分辨极限，即能够被光学分辨的两点间的距离总是大于波长的一半。
后来，瑞利（Rayleigh ）将阿贝衍射理论归纳为一个公式：（1-1）这就是人们所熟知的瑞利判据。
该判据表明，当且仅当物体上两点之间的距离d 大于或等于不等式右边所规定的量时，才被看作是分开的两点。
这个量与入射光在真空中的波长l 、物方折射率n 以及显微物镜在物方的半孔径角q 有关。
nsin(q)通常也被称作数值孔径（Numerical Aperture ，N.A.）。
由瑞利判据可知，提高分辨率包括两种方法：其一，尽可能选择短的辐射波长，如利用蓝光、紫外光、x 射线、电子等；其二，提高数值孔径，但若不考虑较少和较难使用的油浸物镜（N.A. = 1.5左右）与固体浸没透镜，数值孔径的最大值不超过1，因此远场光学的分)sin(61.0θλδn ≥辨极限最高只能达到l/2。
2. 近场光学的超衍射极限分辨率当光和物体发生相互作用后，在物体表面（xy 面）形成携带物体信息的光场分布，可以使用该场（即z = 0平面上的场）的复振幅的分布特性来表示样品。
与空间频谱的关系由傅立叶变换确定： （1-2） f x 、f y 分别为沿x 、y 方向的空间频率分量，反比于物体的结构尺寸。
当光传播到探测平面z 时，复振幅和空间频谱满足同样的关系：（1-3） 光场分布满足标量亥姆霍兹方程：（1-4） 其中，为总空间频率。
将式1-3代入式1-4得：（1-5）为待定系数，由初始条件确定。
z = 0处为物平面，其空间频谱为，因此有： （1-6）将上式代入式1-3得：（1-7） )0,,(y x E )0,,(y x E )0,,(y x f f E (,,0)(,,0)exp[2()]x y x y x yE x y E f f i f x f y df df π∞=+⎰⎰),,(z y x E ),,(z f f E y x (,,)(,,)exp[2()]x y x y x y E x y z E f f z i f x f y df df π∞=+⎰⎰),,(z y x E 022=+∇E k E λππ22222222=++=++=z y x z y x f f f k k k k ])(12exp[),(),,(222z f f i f f A z f f E y x y x y x ⋅+-=λλπ),(y x f f A )0,,(y x f f E ])(12exp[)0,,(),,(222z f f i f f E z f f E y x y x y x ⋅+-=λλπyx y x y x y x df df y f x f i z f f if f E z y x E )]}(2exp[])(12exp[)0,,({),,(222+⋅+-=⎰⎰∞πλλπ可见，探测面z 上的光场分布是z = 0平面上的平面波乘以传播因子后的线性叠加，波的性质和传播方向取决于f x 、f y 的大小。
当时，式1-6的指数部分为虚宗量，此时在z = 0平面上形成空间频率满足的平面波，即空间频率的每一分量都可以向前传播形成辐射波或传播波，为波的相位变化因子。
当时，对应于光场分布的高空间频率f x 、f y ，即物体上的小尺寸结构，式1-6变成：（1-8）指数部分的宗量为实数，表明振幅随z 的增加呈指数规律衰减，即该波只局域在物体表面而不能向远处传播，形成局域在物体表面的近场隐失波。
而式1-7则表示以光波频率振荡的波在x 、y 方向可以传播，沿z 方向衰减。
从以上分析可以看到，在物体表面的近场光包含两种成分，一种是可以向远处传播的传播场；另一种是被局域在物体表面，在物体之外迅速衰减的非辐射隐失场。
隐失场是非均匀场，其性质与样品的性质和结构有密切关系。
这种场因物质的存在而存在，不能在自由空间独立地存在。
物体亚波长结构的信息隐藏在隐失场中。
隐失场的强度随着离物体距离的增大而迅速衰减，衰减的速度与空间频率成正比，所以结构越是精细，场就越被强烈地束缚在物体表面。
而远场只有传播波，仅包含电磁场的低空间频率部分，不包含样品的亚波长结构信息。
瑞利判剧建立在远场探测传播场的基础之上，仅在远场成立，而近场的隐失场并不受它的约束。
因而，若想获得超衍射极限的分辨率，必须利用近场隐失场。
),,(z y x E ])(12exp[222z f f i y x ⋅+-λλπ1)(222≤+y x f f λ1)(222≤+y x f f λ])(12exp[222z f f i y x ⋅+-λλπ1)(222>+y x f f λ]1)(2exp[)0,,(),,(222z f f f f E z f f E y x y x y x ⋅-+-=λλπ),,(z f f E y x3. 隐失波场的探测近场探测的原理是：（1）无论用传播场还是隐失场照明，高频物体均产生隐失场；（2）所产生的隐失场不服从瑞利判据，它们能够在远小于波长的距离上显示局部的强烈变化；（3）通过采用一个小的有限物体（如孔径或者无孔径探针）将隐失场转换成传播场和隐失场的方法，这种不可探测的高频局部场可以反过来转换成传播场；（4）将后者导向合适的远端探测器。
注意，隐失场—传播场的转换是线性的：被探测到的场正比于给定点的隐失场的坡印廷矢量。
那么传播场将忠实地复制隐失场局域的剧烈变化。
因此，用探测器探测到的传播场中包含物体的高频信息。
为了产生二维图象，使这个小的有限物体沿物体表面进行扫描，由所得到的探测数据重构图象。
近场探测原理4．近场光学/纳米光学的应用 基于近场光学技术的光学分辨率可以达到纳米量级，突破了传统光学的分辨率衍射极限，这将为科学研究的诸多领域，尤其是纳米科技的发展提供有力的操作、测量方法和仪器系统。
物体表面物体粗糙结构产生的传播波远程探测器目前，基于隐失场探测的近场扫描光学显微镜、纳米局域测量表征的近场拉曼光谱仪已经成为纳米物理、纳米生物学、纳米化学、纳米材料科学等领域中的重要工具，并且应用范围正在不断地扩大。
而基于近场光学/纳米光学的其它应用，如纳米光刻和超高密度近场光存储、纳米结构表面等离子光学元器件、纳米尺度粒子的捕获与操纵等等，也吸引了众多科学工作者的注意。
高分辨率光学成像/局域光谱/高密度信息存储/生命科学应用及单个分子探测光镊——单光束梯度力光阱日常，我们用来挟持物体的镊子，都是有形物体，我们感觉到镊子的存在，然后通过镊子施加一定的力钳住物体。
捕获微小粒子的光镊是一个特别的光场，这个光场与物体相互作用时，物体整个受到光的作用从而达到被钳的效果，然后可以通过移动光束来实现迁移物体的目的。
如果以形成光场的中心划定一个几微米方圆的区域，你将会观察到一旦光子涉足这个禁区就会自动迅速坠落光的中心，表现出这个光场具有地心引力的效应。
如将被光镊捕获的粒子比做坠入碗底的玻璃珠，那么，光镊又酷似一个陷阱。
这个特别的光场造就了一个势能较低的区域（碗底），即从这区域内到区域外存在一个势垒（碗壁）。
当物体的动能不足以克服势垒时，粒子将始终停留在阱内。
虽然光与物体相互作用的过程我们是看不见的摸不着，其结果展现给我们的是，通过光镊作用的物体是在按特定路线运行。
光镊搬运粒子的情形就酷是一个无形的机械手，这个看不见的机械手将按照您的意志形自如地控制目标粒子。
光镊原理——光辐射压力与单光束梯度力光阱光镊在生物细胞上的应用研究/光镊在生物大分子上的应用研究/光镊结合其他技术在生物上的应用研究纳米光学（Nanophotonics)研究光在纳米范畴内的行为。
它是处理光或光和粒子，物质相互作用光工程的一个亚波长分支。
纳米光学领域的技术包括近场（near-field)扫描光学显微镜，光助隧道扫描显微镜和表面等离激元（Plasmon)光学。
传统显微镜用衍射元使光紧密聚焦以增加分辩率。
光可聚焦到最小直径约为半光波长的点，这样，就是用受衍射限制的聚焦显微镜，可得最大分辨率也在几百纳米的数量级。
但科学和工业社会对几纳米范围的材料特性和现象变得更有兴趣。
因此需要利用新技术。
扫描探针显微镜用一”探测器“（形状或为细孔径或为超瑞尖），它或激发样品或从样品的局部信息传出收集或分析。
近来能制出纳米尺度的器件已用到催化剂的研究领域。
纳米光学有二方面的研究：1.在纳米范围研究光的性质；2.为工程应用提高能量效率。
光刀一般指激光刀具，利用激光的特点进行聚焦，在聚焦点光斑的能量密度极高，足以使任何物体的表面熔化甚至气化，象刀具一样切削材料。
移动针尖进行刻写的办法主要有两种①在反馈电路正常工作时，通过调节参考电流或偏置电压的大小来调节针尖与样品间的接触电阻，达到控制针尖移动的目的。
当加大参考电流或减小偏压时为保证恒流工作，反馈将控制针尖移向样品，从而减小接触电阻。
②当STM处于隧道状态时，固定反馈线路的输出信号，关闭反馈，然后通过改变控制Z向运动的压电陶瓷上所加电压的大小来改变针尖与样品的间距，这种方法较前者能够更线性地控制隧道结宽度的变化，相对来说是较为理想的办法。
一个小小的电荷被放置在探针上，一股电流从探针流出，通过整个材料，到底层表面。
当探针通过单个的原子，流过探针的电流量便有所不同，这些变化被记录下来。
电流在流过一个原子的时候有涨有落，如此便极其细致地探出它的轮廓。
在许多的流通后，通过绘出电流量的波动，人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片。
隧道针尖/三维扫描控制器/减震系统/电子学控制系统/在线扫描控制系统/离线数据分析软件扫描/探伤及修补/微观操作。