CN1050266A - 近场反射型显微技术处理方法及显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明为光探针的近场扫描反射型显微技术的 处理方法，特别是采用注以高相干电磁波如激光的波 导，其特征为波导的端头设在离被测表面近处，使得 波导的主传播模式和被测表面的反射的并由波导传 回的波的电场传播模式之间的耦合系数随端头接近 被测表面而呈现一种大致的指数增长。由于其纯光 学装置和毫微米分辨率的特点，本发明的应用场合比 一般扫描显微技术的更广泛。特别是用于集成电路 的微晶测绘的各式仪器中。

Description

本发明涉及一种近场反射型显微技术处理方法以及采用光纤型波导作为该近场探测器的显微镜。

传统的近场显微技术利用了在窥镜口径邻近处，其波长大于窥镜口径（并且最高达到十倍大）的一种电磁波的特殊结构。此地，“邻近”应被理解为是所谓的“近场”区域，该近场区域位于自窥镜口起并小于波长的一段距离上。在该区域内，波强急剧地下降直至波强落入所谓“远场”区域内，而远场区域可由已知方式，通过采用马克斯韦方程式来算得。

这一波强依赖于离窥口的距离而相当急剧下降的情形，能用来精确测量发光或再发射表面的情况，并通过相应的装置来测量随距离的改变时波强逐一变化的情形。

在传输方面或在反射方面均已知有按照该原理而工作的许多装置。下述即是一例，1982、12、27。由国际商用机器协会所申请的欧洲专利EP112401，则更进一步填补了获得小直径窥口课题方面的空白，典型的是，窥口直径小于微米，可使用于一种光学的近场显微镜中。在该文件所述的一个实例中，窥口接收了通过被分析试样而传来的光线，而被分析样件则借助一种传统装置，例如一种测量电子隧道电流的电子探测器被保持在一个相应的距离上。

然而，如此来使用电子探测器，则有必要将待分析试样敷以金属化镀层，通过这一金属薄层使测量中的电磁波受到限制而不致失散（或透光），当然更微小的窥口则早已是金属化了的。

这种一方面为试样，另一方面为由更微小的窥口所组成光探测器的双重的金属化任务，带来了严重的不便。

的确，对有机试样或对更通常的介质的金属化任务可能会构成对某些现象，即动态的或活动的现象的观察的障碍。而且，敷上的金属层可能不均匀，或者隐含有小范围的鳞状重叠结构。再则，在表面导体层不连续性的情况下，对窥口距离的控制不再得到保证，而这将导致测绘失常。

最后应指出，超微窥孔的金属壁和试样的金属化了的表面构成一谐振腔，且谐振腔引起干涉现象，这种干涉现象调制了所测得的窥孔后的波强，并干扰所说的测量。

更微小直径的窥口则是制成该类型显微镜过程中的主要难点，并且这也使其发展受到限制。尤其是对近场传输型显微镜而言，更微小窥口的重现性制造，更难予投产，而由国际商用机器协会于1982、12、27所申请的欧洲专利EP112402就是以此作为所述方案的发明目的。由该文件中所述工艺而制得的窥口直径在10～500毫微米之间改变。配备有这一种窥口的近场显微镜的水平分辨率直接取决于其直径及其离试样的距离，即其分辨率是在大于两个量级的范围内。

同样的困难也出现在近场反射型显微镜的制造中，对于该型显微镜在光发射和光接收方面的专用光探测器已被研制，由署名为国际商用机器协会的于1984、12、28所申请的EP185782的欧洲专利中即对此有所描述。在该文件中，描述有一个复式波导，因其端部截面是环状的，故而提出：

-一个第一微小型窥口，工作于发射环节，由不透光的金属层所界定，

-和一个透明的圆环，工作于接收环节，由第一不透光层和一个第二不透光金属层所界定。

在该方法中，反射光的测量需通过由透明圆环所组成的平面式圆周形波导来实现;该结构就可靠性测量而言是不够理想的，就这样的一种平面式结构而言，将不可避免地产生不符合要求的电磁传播模式。

最后，还有另外一些已知的显微技术，尤其是通过“相”对比的光显微技术-例如，公布于电子通讯杂志第22卷第2期中，日期为1986、1，第103～105页，名称为《光纤扫描差干涉对照的光显微镜》，作者为Mr.VAEZ  IRAVANI的一篇论文中所举例描述的，一或另一篇扫描光显微技术-例如由署名为TEKTRONIX公司的于1988、3、16所申请的欧洲专利EP283256中所描述的，但它们决没使用近场现象，并且它们在分辨率方面必然地由于远场的衍射现象而会受到限制。

本发明的目的在于，通过提出一种近场扫描反射型显微技术处理方法，通过使用一种光探测器，尤其是一种被注入有一种高相干电磁波的（例如通过激光器所发射的）一种波导，来弥补上述所有的不便利之处。本处理方法的特征在于，该波导的末端被置于离被测表面一个距离处，使得在所述波导的主传播模式和由所述被测表面反射并由所述波导作反向传导的波的电场的传播模式之间的耦合系数呈现出随所述末端向所述被测表面的接近而按指数增长的特点。

于是，本发明表明了一种新现象，即可以获得一种反射表面及其表面测绘方面反射性能的变化。然后，可将由该被测表面反射并通过波导作反向传导的波称之为“耦合模式波”;的确，在本发明中所利用的现象存在于波导的主传播模式和一个具有规定模式结构的反射波之间的诸模式的某种耦合中，原因是，它是事先通过波导而发出的，这种模式结构因波在离被测反射表面的不同波导端头的区段内作双向传播而只是略微有所扩展。

并且，由于耦合模式的波强直接与上述耦合系数有关，从而对波强的量度能用来度量该耦合系数值。

按照本发明，如此的现象在光成象方面的利用是两种，即：

-根据第一种利用模式，波导的端头被维持在被测表面以上一个实际恒定的高度上，并同时测量出耦合模式波的波强，即测出在所述波导的主传播模式和由所述表面所反射的波的电场的传播模式之间的耦合系数的变化。此测量结果可解释为由于距离或表面反射率变化的结果，它是通过对所说的波强和距离（被测表面与波导终端间的距离）之间的指数关系的理论或数据处理变换而获得的。

-根据第二种利用模式，是在波导端头的垂直位置上作跟随，从而使耦合模式波强保持恒定。该作用之所以可以奏效是在于采用了一个有较大带通的反馈系统，该反馈系统的采用，能大大提高测量的灵敏度，并使其具有高分辨率，和保证波导端头的垂直运动，而波导端头的垂直运动将直接代表着被测表面的形状和/或反射率（认为材料的反射性与光学指数有关，对该表面的光谱测量也是可能的）。

按照本发明的近场反射型显微技术处理方法的应用场合于是可以与目前已知的扫描隧道显微镜的应用场合相比拟。而且，实施本处理方法的简单性带来了巨大意义，因为既无需加工更微小直径的窥口，也无须将波导或被测试样金属化。

然而可以采用简单的光纤，例如采用一种单模式的阶跃指数的光纤来作为波导，这样的一种光纤能用于下列三个主要情况，但并不仅限于此，即：

a）在其终端截断光纤，以便得到一个相对于被测反射表面的平面，该平面几乎应是垂直于所述光纤的线芯中电磁波的纵向传播轴;这一点已被表明，上述条件对于获得一个高分辨率是最理想的（在该情况下，耦合模式波强随距离的下降是最快的）。而且，在此情况下，表明将光纤的平面输出面设置在被测表面的上方沿着几乎正交于该被测表面的方向可以是有益的，在使用条件下，则使得在光纤的平面输出面上。耦合模式波和在同一光纤中的反射波之间出现结构性的干涉现象;可能由于相同波长的波的相干性的缘故的这种干涉现象，有可能通过在被测表面和所述的光纤的输出平面之间插进某种高指数冻胶的方法而得到避免（例如，对一种硅光纤而言，用一种显示其光指数等于1.458的高指数冻胶）。从另一方面，如果我们从灵敏度的最佳条件来体会上述的干涉现象的话，作用在光纤输出平面的垂直位置处是很理想的，从而维持由干涉现象引起的电磁波的波强的恒定，甚至在所述的波强通常呈现为一种具有一个恒定的干涉距离的正弦调制时亦能如此;这样一来，为了避免从一个调制半周期至另一个的间隔期间集束了的波强的任何骤然的变化一种精确的宽带反馈是有用的。给定该周期的干涉距离仅仅等于波长除以在光纤的输出面和被测的反射表面之间中间媒介质的指数值的两倍。对光波而言，干涉距离是很小的（约在几百毫微米的范围内），并且按照本发明，允许实质性地改进显微技术的分辨率。

在这一方面，并且仍然属于光纤作为波导而在由耦合反射模式所建立的近场中起探测器作用的第一用途之中，有两种情况可能得以区分：

-依赖于光纤的输出端平面的垂直位置上的效应是否实行着相吸的模式，即在耦合模式波和在光纤中由所述的输出面反射的波之间的干涉现象所导致的电磁波的波强被控制在所述波强的正弦调制的一个周期的下半部分时，

-或依赖于光纤的输出面的垂直位置上的效应是否实行着相斥的模式，即同样的干涉现象所导致的电磁波的波强被控制在所述正弦调制的一个周期的下降部分。

b）在以单模式光纤当作波导的第二种可能的用途中，再次着眼于该光纤的端部，其端部平面几乎垂直于在所述光纤中光的传播的平均方向。然后，这一平面按照一个使其与被测表面成一个实际角度的方向被置于被测表面上方，从而避免了在耦合模式波和由光纤的输出端平面反射在光纤中的模式波之间所呈现的前述结构干涉现象，或者至少可以说，从而可避免这种干涉现象被量度出来（这一点应被理解为：叠加到基本上为指数规律下降的耦合模式波的波强上的正弦调制量是低到了不能被光纤的所述输出端平面的垂直位置控制装置所发现的程度）。

c）在以导模式光纤当作波导的第三种可能的用途中，制作在光纤端部的一个平面，是加工成与所述光纤中光传播的平均方向成一个实际角度。这一情况类似于上面的b）情况，在此情况下，在耦合模式波和在光纤输出端平面上反射而进入同一光纤的波之间不可能出现可量度的结构干涉现象。

当然，由a）至c）的三种用途情况是不受限制的，而按照本发明所使用的单模式光纤的端部还可能考虑有其他的结构形式。

按照本发明的显微镜的另外一些特征和优点，从参照附图对下列所给出的作为一个近场反射型显微镜的一个不受限制的例子的优选实施例的描述中将体现得更明显。

附图有：

-图1为根据实施本发明的一个优选实施例所给出一个非常简略的显微镜图，

-图2为本发明中优选使用的波导的端部详图，同时考虑到被测表面并且特别表示了在波导中所反射的波的耦合，

-图3表示出一组理论曲线及与之相对比的一条实验曲线，它们表示在波导中所集束的波强和被测表面和所述波导的输出端面之间的距离之间的关系，

-图4表示出在另一个实施例中所使用的电磁波的透入深度随用作波导的光纤的线芯半径而变化的实例。

根据图1及本发明的优选实施例，一个近场显微镜1主要包括：

-一个光源2，该光源是一个激光腔体，或是电致发光二极管（例如是具有窄带的），它通过相应的光装置4而被耦合到一根光纤3。这些光装置4作为例子，可能是一个简单的矩焦距聚焦透镜，对于传统的光显微镜，该透镜是高放型的。

-带有光纤棱镜的一个光纤耦合器5，例如可用一种熔融和/或拉伸工艺来制成，该光耦合器5包括两个输入传输波通道6和7，以及两个输出传输波通道8和9。光纤棱镜3最好是包括耦合器5的波道6的光纤棱镜。据此，由光源2所发出的电磁波的质量，被维持在整个路径上，而无须采用光纤/光纤的接口。

-一个光子探测器10，譬如，它是一种光电子倍增器，它被耦合到光纤耦合器5的波道7上。该光子探测器10接收和测量在耦合器5中被传播的光，该光的传播方向与发射光的传播方向正相反。

-一个传统的抗振支架11可能与传统的扫描装置相连：该种扫描装置，典型地具有微米级粘度，该扫描装置用耦合器5的通道8或9的一个端头13来横向扫描被测表面12，例如使用通道8（在此情况下，通道9未被使用或用来对光源2发射的波的波强作基准测量）。

-一个传统的垂直定位装置14，它与反射表面12相关，并处在通道8的端头13附近。这种垂直定位装置14还能被用作“精调”横向位移，也即是端头13的亚微米级“精调”。它可以通过反馈装置15而连接到一个微处理机16，而控制用的信号是由探测器10所接收;该信号代表着在耦合器5中被返程传播的光的波强。

应当注意的是定位装置14可能是一个包括例如一个压电的管或按相应方法安排的一组压电晶体的装置（特别是已知名称为“双压电晶片”这种类型的）。

在这些条件下，显微镜1的用途能被概述如下：从光源2发出的光通过由耦合器5的波道6组成的光纤3而被传播到所述耦合器5的耦合区域17，在区域17处，组成所述耦合器5的光纤的熔融或拉伸工艺被执行。光的已知部分（例如50%）被传播而进入所述耦合器5的输出传输通道8，并直到所述通道8的端部13。

按照图2，通道8是一根光学阶跃指数的光纤18，它具有线芯18a的真实指数为n。以及包覆层18b的指数为n₁。光纤18的端头13呈现为一个平面19，该平面几乎垂直于进入所谓光纤18而被传播的光线的传播方向。然后光线被朝着反射表面12发射，该反射表面的形状和组份是未知的，然后光线作反射并沿着端部13的方向返回，并在端面处与光纤18的主传播模式相耦合。此处，考虑了选用在前面部分中所述的a）中的情况，即工作条件为：在耦合模式极和光纤18中直接地在平面19上的反射波之间可能出现结构干涉现象，但是我们首先应该说清按照本发明的模式耦合现象无须考虑干涉现象，该干涉现象能够容易地通过一种相应的高指数的冻胶，或通过相对被测表面倾斜平面19而得以清除（即前面已述的情况B）。

在通道8中反向传播的光于是被反射表面12所调制。然后光通过耦合器5的耦合区域17，并且光强的一部分（例如50%）通过并进入所述耦合器5的通道7，在那里由探测器10将该端部上的光检测出来。

所应用的物理机制将会获得较好的理解，如果按照图2，我们可以认为，电磁波的发射和反射的结构烈在“近场”范围内，而所谓的“近场”范围是存在于光纤18的端部13的平面19和反射面12之间的区域。

通过结合相应的限制条件来解马克斯韦尔方程组，而其中仅以在光纤18中传播的电磁波的电场的径向分量为变量。该径向分量被记为如下方式：

-方程式（Ⅰ）：J₀（ur/d）

在光纤18的半径a的线芯18a内部，

-方程式（Ⅱ）：（J₀（U）/K₀（V）^＊K₀（Vr/a）

在光纤18的线芯18a以外但在包覆层18b以内，用r半径，U和V来核对线芯18a的a和包覆层18上11级电磁波（波向量）的传播系数的专用方程函数。函数J₀和K₀是0阶的贝塞尔函数。

在光纤18的端头光线被发射在数窥口圆锥体内，该锥体依赖于所述光纤18的阶跃指数（n₁-n₀）。由反射表面12所反射的光能被考虑成来自一个虚光纤20，该虚光纤20以所述的表面12为界，而与光纤18保持对称的关系。在图2中，我们已经示出反射光来自虚光纤20，并具有一个窥口角t。我们也已经示出了以d作为光纤18的端头13的平面19离开反射表面12的分离距离。

在这些假设前提下，仅改变来自虚光纤20的反射电磁波的电场的径向分量，这种改变以同样的方式被记为来自光纤18的入射波的径向变量;而这一切就好像虚光纤20具有一个线芯半径为a/alpha线芯，其中alpha为考虑了反射波在空气中递播模式的散度的一个几何系数。因而有必要以a/alpha来代替在方程式（Ⅰ）和（Ⅱ）中的a，以便求出反射波的电场的径向分量的表达式。

由探测器汇集的波强正比于在空气中反射的波的传输模式和光纤18的主传输模式之间的耦合系数，此处所产生的耦合波仍称为“耦合模式波”，耦合系数的值，例如可通过计算此两模式的重分数值来确定。由于设定孔为恒定值，而这是完全能够实现的，参照图3中所得到的曲线组，它显示了汇集在探测器10上的耦合模式波的波强和距离d之间存在的函数关系。

我们注意到，此波强随距离d非常急剧地，实质上呈指数减少。

这种特性可与在窥口附近波强的急剧减少相比拟，窥口的直径小于传统近场显微镜所用的波长：在这种情况下，波强的减少取决于三种损耗波的耦合，一种在窥口附近入射时产生，第二种由被检测的表面反射，而第三种在此相同的窥口附近反射时产生。

应注意到，本发明条件下所用光纤的“近场”比超微窥口的近场有更多的“扩展”，我们特别注意到，距离d能比光源2所发射的电磁波的波长大的多。

波强的几乎完全呈指数的急剧减少的应用，在两种情况下是相同的，即有关光谱学的研究和表面形状的研究，具有至少一种与传统光学显微技术有关的分度测量的改进了的分辨率（受限于衍射仪）。为比较传统近场显微镜和按照本发明的显微镜1，必须比较它们各自的垂直和水平分辨率。

a）垂直分辨率

通常是与呈指数减少的情况相似，“测量波”的波强（即显微镜在传输时所传送的波的波强，或者显微镜在反射时反射波的波强）随被测表面12和用以检拾所说的“测量波”（在一种情况下是用超微窥口，另一种情况下是用光纤18）的光学探测器端部所分离开的距离而急剧地减少。呈指数减少的假设常常能用实验方法验证，至少在所能用的距离范围内是如此。然后可记下“测量波”的波强。

- (2d)/(dp)

公式（Ⅲ）I＝I₀e

“测量波”的穿透深度通常记作dp，它表征垂直分辨率。此分辨率能用所用的显微镜得到。

a1）对传统的近场显微镜来说，此分辨率处在从几个毫微米到几百微米的可变范围内。

a2）在按照本发明的显微镜1的情况下，我们由图4可见，dp值随光纤18的线芯18a的半径的变化而变化，此光纤18包括波道8和此显微镜1所用的光学探测器（光源2是一发射波长为632毫微米的波的氦-氖激光器，数字窥口为一常数，并等于2.3）。应指出，穿透深度dp随光纤18的线芯18a的半径的增大而显著地减少。此理论上的曲线，其某些点可用实验方法验证，特别是对芯的半径为2.5微米，包覆层直径为125微米这样的光纤18来说，dp的值接近40微米。在图3中，我们也使理论上的曲线组同曲线E相比较，曲线E表示在上述条件下耦合模式波的波强减少的实验值。

通过对不同参量的作用能使dp显著地减少：

-用减少光源2所发射的波的波长的方法，波长的极限由具有弱波长的光源和由波长或“截止波长”给出，当低于截止波长时，电磁波在光纤18内即不能传输（对硅光纤来说，目前是180毫微米）。

-用减少光纤18的线芯18a的半径a的方法，例如通过拉伸所说的光纤18的末端13一直到线芯直径为500毫微米，都不会有什么问题，但当线芯18a直径太少而超过上述限度时，由于光纤18中主传输模式的“扩展”，分辨率会下降。

-用以适当的方法改变光纤18的几何特征的方法，即改变其每个线芯和包覆层的系数n₀和n₁，以便改变其数字窥口。

能够估计出，用按照本发明的显微镜1可能达到的最好的垂直分辨率接近10毫微米，所用的硅光纤18，其线芯直径为500毫微米。“测量”电磁波是由带色激光器发射的，波长为205毫微米，并且借助非线性晶体做频率倍增。

如果将其置于对前述的干涉现象能感觉的条件下，通过至少一种分度测量，此分辨率甚至能有更多的提高，进而如果波强的减少不再完全呈指数形，由此现象引起的波强的正弦调制的空间干涉带距离能达到非常小的数值（在空气中，并且对氦-氖激光器的波长来说，振荡器的半周期近似等于150毫微米，它能以很高的粘度控制波强）

已指出，按照本发明的显微镜1的启动被简化，其分辨率是最好的分辨率，足以达到观察难于金属化的表面的要求。

b）水平分辨率

b1）传统近场显微镜的水平分辨率在从十分之几毫微米到几毫米的可变范围内。如上所述，凭借用作光学探测器的窥口的尺寸，和凭借由被测表面12的金属化壁组成的腔体和由不透明的导电材料定的孔的模式激励而产生的干涉现象，水平分辨率可被确定下来。

b2）实验表明，按照本发明的显微镜1的水平分辨率比光纤18的线芯18a的直径2a小得多，光纤18包括通道8和耦合器5。在直径等于5微米的情况下，对反射表面12进行检测，它包括具有12微米间距的工业衍射光栅，其水平分辨率优于500毫微米（这样的分辨率可通过利用直接记录耦合模式波的波强得到，无需象通常类似情况进行随后的数字处理，而且旨在求出测量噪声或重复过程误差）。此“测量波”的波长为632毫微米（氦-氖激光器）。

与传统的近场显微镜相反，其水平分辨率比用作光学探测器的光纤18的线芯18a的直径2a小很多（此直径等于在传统显微镜情况下窥口的直径）。

因此，我们能够把一分度系数合理地应用到这些结果中，并具有同样的光源2和线芯直径为500毫微米的光纤18，这样我们就可得到一优于50毫微米的水平充辨率。

我们还应指出，上述测量是在不利的条件做的，光纤18的末端13处垂直位置的传统装置14（图1）相对于反射表面12未提供任何反馈（例如借助于反馈器件15）;但我们知道就精度而论，能从这样的反馈中得到好处，它能使探测器10记录下一显著变化的信号，原因是距离d保持在相应于由耦合器5传输和反射的波的波强急剧下降区域的数值上。

按照近场显微镜1的另一实施例，本发明的任务是能更多的提高垂直分辨率（也包括水平分辨率）。在此实施例中，我们用光纤18作为光学探测器，并对光纤18进行化学浸蚀以便将其终端13变细;在化学浸蚀（用酸等公知的方法）后，切割光纤18的终端以形成几乎与所说的光纤18中光的传输方向垂直的平面19。然后将终端13弄尖，并且光纤18的包围着芯18a的包覆层18b已变得很薄。在此方法中，光纤18中的主传输波型能非常窄：实际上，在光纤18的端头13上传输的波“历经”三种介质：

-光学系数为n₀的线芯18a

-光学系数为n₁的包覆层18b和

-光学系数为1的空气，由于空气的光学系数比n₁和n₀小得多，就减少了光纤18中传输波型的“宽度”。

仔细研究上述内容，显然完全没有考虑到在光纤18中传输的波型与主传输波型的不同。由于它用公知的方法就容易保证某些波型不传输，这一点是容易得到证实的（这意味着所有能量都在主波型上传输）。特别是，光纤18的包覆层18b和线芯18a之间的界面对被称为“包层波型”的寄生波型的潜在传输来说是可靠的;叫做“排空”光纤18的操作能切断从它那里的传输，特别是一种如此目的并得以奏效的工艺是在由耦合器5的通道6和7组成的光纤中置入“指示液体”（即一产其系数等于光纤包覆层的系数的液体）。

由上述可见，用波导，例如，即光纤18作光学探测器的近场显微镜1很容易解决传统近场显微镜的不足，并能对准于金属化的反射表面12进行光谱检查和表面形状的检查。用各种不同的工艺进行光谱检查，旨在调制随着我们希望采用的“光谱参量”（例如波长）而变化的耦合模式波的波强。这种检查指出反射表面12的性质，它的形状结构，例如由第一次扫描就可对所述表面12有所测知，而无须变化任何参量。

按照本发明的显微镜1可以用作类似运用电子隧道的距离探测器那样的距离探测器（从电子隧道显微镜衍生出的技术）。这种纯光学传感器完全能避免任何金属化。在这种情况下，此距离被控制得比在电子隧道情况下的值大，这就能带来其他的好处，特别是在距离传感器和与其维持某一距离的表面12之间避免太接近。一这样的接近由于突然变化或行程误差能引起所说的探测器和所说的表面12产生物理接触，所以对表面12来说是“危险的”。在这种应用中，假定表面是均匀的，对耦合模式波的波强变化来说单单距离的变量是可靠的。

本发明可以以各种不同的形式来实施，这都在本发明的范围内，应如此理解，即在上述说明书中或附图中给出了所有细节作为对本发明的说明，但不限于此。

特别是可使用不同于光纤棱镜的任何波导或者非单一模式的光纤。也可以设想使用其他光学耦合器而不是用融熔/拉伸工艺制成的光纤棱镜耦合器。

本发明的领域是具有毫微米级分辨率的、借助一光学装置的扫描显微镜。本发明也可用作对给定的表面和至该表面上方移动的仪器之间的距离进行光学控制，特别适于任何类型的用于集成电路显微技术的仪器。

Claims (16)

1、一种使用光学探测器，例如特别是波导的近场扫描反射型显微技术的处理方法，波导中注入有相干电磁波，例如由激光器发射的相干电磁波，处理方法的特征在于此波导末端靠近被研究的表面有一距离，从而所说的波导的主传输波型和由所说的表面反射，并用相同波导作回程传导的波的电场传输波型之间的耦合系数随着所说的末端向所说的表面的趋近，呈现指数增加。

2、按照权利要求1所说的近场反射型显微技术处理方法，其特征在于作用呈现在用作光学探测器的波导的末端垂直位置处，以使所说波导的实际传输波型和反射并被相同的波导导回的波的电场的传输波型之间维持恒定的耦合系数。

3、按照权利要求1所说的近场反射型显微技术处理方法，其特征在于用作光学探测器的波导的末端在被检测的表面上方维持在几乎恒定的高度，而在所说波导的主传输波型和由所说表面反射的波的电路的传输波型之间测量出耦合系数的变化。

4、按照权利要求2所说的近场反射型显微技术处理方法，优先选用单一波型光纤作为波导，其特征在于，在此光纤末端的平面几乎与所说的光纤内光传输的平均方向垂直，其特征还在于此平面放置在被检测的表面的上方，跟随的方向几乎与该被测表面相垂直，在这样的条件下，以致在被所说的表面反射并被所说的光纤导引回去的波和在此相同的光纤中的反射在其平的输出端面上的波之间产生相长干涉现象，其最后的特征在于作用呈现在所说平面的垂直位置处，用以难持由此干涉现象引起的电磁波的波强为恒定，而此波强存在一恒定的干涉正弦波调制。

5、按照权利要求4所说的近场反射型显微技术处理方法，其特征在于用作波导的光纤的平的输出端面放在被测表面的上方，在这些条件下，以致于在所说平面的垂直位置上的作用能以相吸模式来实现。即在由被测表面反液的波和被所说的平面反射的波之间由干涉现象引起的电磁波的波强，控制在所说波强的正弦波调制的一个周期性的上升部分。

6、按照权利要求4所说的近场反射型显微技术处理方法，其特征在于用作波导的光纤的平的输出端面放置的被测表面上方，在这些条件下，以致在所说平面的垂直置上的作用能以相斥模式来实现。即在由被测表面反射的波和被所说的表面反射的波之间由干涉现象引起的电磁波的波强控制在所说的波强的正弦波调制的一个周期的下降部分。

7、按照权利要求2所说的近场反射型显微技术处理方法，优先使用单一波型的光纤作为波导，其特征在于在此光纤的末端被做成为一个平面，它几乎垂直于在所说的光纤内光的传输的平均方向，而且由于所说的平面放置在被测表面上方，并跟随一个与所述的被测表面成一定角度的方向，在这样条件下，以致没有可测量的相长干涉现象可以在被所说的面反射并被所说的光纤导回的波和在所说的光纤中反射的在其平输出端面上的波之间发生。

8、按照权利要求2所说的近场反射型显微技术处理方法，优先使用单一波型的光纤作为波导，其特征在于在此光纤的末端制成为一个平面，它与在所说的光纤内的光传输的平均方向成一定的角度，而而且由于此平面放置在被检测表面的上方，其后的方向几乎垂直于所说的表面，在这样情况下，以致没有可测量的相长干涉现象可以发生在被所说的表面反射并被所说的光纤导回的波和在所说的光纤中反射的在其平输出面上的波之间。

9、一种使用光学探测器的近场扫描反射型显微镜，包括所说的探测器的传统的垂直和水平位移装置，具有低于毫微米的精度，其特征在于此光学探测器是一注入相干电磁波，例如由激光器发射的相干电磁波的波导，其另一特征在于波导的末端距被测表面有一距离，所以在所说波导的主传输波型和被所说的表面反射并被所说的波导导回的波的电场的传输波型之间的耦合系数，随所说的末端向所说的表面的趋近而几乎呈指数增加。

10、按照权利要求9所说的近场显微镜，其特征在于用作光学探测器的波导连接到双向光学耦合器（5），有二个输入传输通道（6、7）和两个输出传输通道（8、9）：

-第一输入传输通道（6）被连接到产生相干电磁波的光源（2），例如激光器，

-第二输入传输通道（7）被连接到检测器（10），检测器（10）在所说的第二输入传输通道（7）传输电磁波之后检测反射电磁波的波强，

-第一输出传输波道（8）被连接到所说的波导，

-第二输出传输波道（9）未使用，或者用以承担由光源（2）所发射的波的波强的基准测量。

11、按照权利要求9所说的近场显微镜，其特征在于检测器（10）借助反馈系统（15）被连接到所说波导末端的传统垂直位移装置（14）。

12、按照权利要求9～11中任一个所说的近场显微镜，其特征在于作为光学探测器的波导包括一用作光学耦合器（5）的输出传输通道（8）的光纤（18）。

13、按照权利要求12所说的近场显微镜，其特征在于作为波导的光纤（18）的末端（13）呈现平面（19）的形状，几乎垂直于所说的光纤（18）中光传输的平均方向。

14、按照权利要求12或13中任一个所说的近场显微镜，其特征在于作为波导的光纤（18）在其末端被拉伸，以便现出线芯（18a），此芯的直径在已给定的应用条件下相应于光纤（18）中电磁波的“最窄”的主传输波型，换言之，其直径取决于由光源（2）发射的电磁波的波长、由耦合器（5）的传输通道（6、7、8、9）组成的光纤的特性和作为波导前光纤（18）的数字窥口。

15、按照权利要求12到14中任一个所说的近场显微镜，其特征在于作为波导的光纤（18）的包覆层（18b）在所说的光纤（18）的作为尖顶的末端（13）处是更薄的，而且此光纤（18）的输出面（19）是平的并几乎垂直于所说光纤（18）中光的传输方向。

16、按照权利要求12所说的近场显微镜，其特征在于作为波导的光纤（18）的末端（13）呈现为一与所说的光纤（18）的中间传输方向成一定角度的平面（19）。

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