【文章內容簡介】 衍射）、背反射光譜測量（Θ角入射，反入射方向測量）等一系列的角分辨光譜測量方法。圖18 實驗室搭建的宏觀角分辨光譜測量系統(tǒng)示意圖同時，對于一些具有微觀結構樣品，由于結構的分布面積較小，比如一些以生物體為模板制備的自身體積較小的樣品，或者結構的工作面積較小，例如需要精確定位于相同位置的傳感器樣品，則需要采用微區(qū)光譜測量系統(tǒng)，如圖19所示。圖19 微區(qū)光譜與顯微角分辨光譜聯(lián)用系統(tǒng)示意圖 掃描近場光學顯微鏡由于光具有傳播路徑不相干、載頻幅度寬、傳輸速度快等優(yōu)點，相對于電子計算機，光子計算機的概念一經提出就引起了廣泛的關注。幾年來，微納光學技術的發(fā)展，使高度集成光子器件成為了可能。為了進一步在這一開創(chuàng)新工程上邁進，我們就需要很好的觀察、探測手段。而傳統(tǒng)的光學顯微鏡由于衍射極限的存在已經不能勝任對微觀尺度樣品的觀測工作。為此，科學家和工程師們在一系列探針掃描技術的基礎上，開發(fā)利用光學探針的掃描近場光學顯微鏡。通過近場光學探測，我們可以直觀地看到光場能量在微納光學結構甚至是集成器件上的分布，以及該分布隨時空或施加外場情況下的變化情況。掃描近場光學顯微鏡的使用也為我們在進一步研究微納光學結構的應用上提供了真是直觀地實驗依據(jù)，如圖20所示為近場掃描光學顯微鏡照片。圖20 近場掃描光學顯微鏡四、 微納光學結構的應用舉例：提高薄膜太陽能電池的效率厚度小于100nm的超薄有機太陽能電池之所以在近年來吸引了較多關注，不僅在于它能夠進一步減少使用的材料，降低成本，而且還符合有機分子或高聚物的諸多電學局限性，例如較慢的載流子遷移率和較短的激子擴散長度等[4042]，然而超薄電池也導致了對太陽光吸收效率的降低，從而使光生載流子的數(shù)目減少，進一步也會使電池的光電轉換效率低下[4344]。為了克服光吸收不足的缺點，光學結構設計在超薄有機太陽能電池（OSCs）的制備中將占據(jù)主導地位。但是，應用在薄膜硅太陽能電池上的傳統(tǒng)光學結構總體上都要遠大于有機薄膜電池工作層的厚度[4547]。由于有機薄膜不但厚度很小還必須均勻、連續(xù)的覆蓋襯底表面，以往在薄膜硅電池上的光學設計顯然不在適用。隨著波動光學和納米技術的發(fā)展，已有一些光學設計手段被用來提高OSCs的效率，但目前大多數(shù)關于光學設計的研究都集中在硅基太陽能電池而不是OSCs[4849]；或只是對光學性質做了理論模擬而沒有在實驗中考慮器件的電學性質[50]。復旦大學的劉曉晗課題組設計了能有效提高電池光吸收效率，特別是材料吸收較弱的區(qū)域（500nm波段）和紅外/近紅外波段（700nm）的光柵結構，如圖21所示。經過優(yōu)化后的厚度為65nm的基于PFSDCNIO:PCBM的OSCs的電學效率同時也增強了。通過引入合適的光柵結構，%，%， %。圖22所示的是金屬光柵結構和PEDOT:PSS光柵復制結構的掃描電鏡照片。從圖中可以得知金屬光柵的線寬約160nm，周期320nm，高度為40nm，光柵模板的材料和結構參數(shù)可以在光刻過程中自由調整。圖21 制備PEDOT:PSS光柵結構的過程示意圖圖22 (a)金屬光柵結構的掃描電鏡照片 (b)PEDOT:PSS光柵復制結構的掃描電鏡照片五、 研究中存在的問題光學微納結構的研究至今已經進行了20多年，經過各個領域科學家的不懈努力，很多問題已經被攻克，期間也開發(fā)出了很多制備方法和應用手段。然而至今為止，光學微納結構的制備不但成本高昂而且耗時很長。至于對可見光波段甚至更短波長響應的光學結構，微加工手段就更為有限和昂貴。上述原因必然阻礙光學微納結構的優(yōu)異性在工業(yè)上的大規(guī)模應用。其次，目前幾乎所有的光學微納結構尺寸或結構參數(shù)，在制備過程中一經設定就無法改變，因此具有固定的光學微腔效應。而在實際的生產應用中，人們希望能夠得到自由且實時調節(jié)的器件以實現(xiàn)更多功能。如何獲得光學微納器件結構更大的調節(jié)自由度仍是一個值得研究的問題。此外光學微納結構所具有的性質不應該局限在控制光的運輸過程中，如何將其優(yōu)點有效的運用在和民生相關的產業(yè)上，例如半導體照明，太陽能發(fā)電等產業(yè)，還需進一步研究。參考文獻[1] J. D. Jackson, Classical Electrodynamic [M]. U. S. A.: John Wiley amp。 Sons, Inc., 1999[2] E. Yablonovitch, Inhibited spontaneous emission in solidstate physics and electronics [J]. Phys. Rev. Lett. 1987, 58:2059 [3] S. John, Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices [J]. Phys. Rev. Lett. 1987, 58: 2059[4] T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, Extraordinary optical transmission through subwavelength hole arrays [J]. Nature, 1998, 391:667[5] J. D. Joannopoulos, R. D. Maede and J. N. Winn, Photonic Crystals: Molding the Flow of Light [M]. NJ: Princeton Univ. Press,1995[6] S. Noda, M. Fujita, T. Asano, Spontaneousemission control by photonic crystals and nanocavities [J]. Nature Photonics, 2007, 1:449[7] S. Ogawa, M. Imada, , M. Okano, , Control of light emission by 3D photonic crystals [J]. Science, 2004, 305:227[8] J. S. Foresi, P. R. Villeneuve, J. Ferrera, et al. Photonic bandgap microcavities in optical waveguides [J]. Nature, 1997,390: 143[9] Y. Akahane, T. Asano, B. S. Song, S. Noda, HighQ photonic nanocavity in a twodimensional photonic crystal [J]. Nature, 2003,425:944[10] S. A. Rinne, F. GarciaSantamaria, P. V. Braun, Embedded cavities and waveguides in th