CN113138358A - 光磁场探针和探测系统、光磁响应材料的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光磁场探针和探测系统、光磁响应材料的应用方法。其中光磁场探针包括光磁响应材料，而光磁响应材料是高折射率半导体纳米球颗粒。本申请这种光磁场探针不仅能够在激励光磁场分量的激发下产生荧光，而且激励光的电场分量对该荧光贡献极小，并且该光磁场探针对激励光任意方向的光场磁分量都有响应，从而能够更加简单、纯粹、准确地探测激励光的磁场特征。

Description

光磁场探针和探测系统、光磁响应材料的应用方法

技术领域

本发明涉及光学探测技术领域，具体涉及一种光磁场探针和探测系统、光磁响应材料的应用方法。

背景技术

光作为一种电磁波，同时包含电场和磁场分量。因此对光场(比如激光束等)的测量会受到电场和磁场的同时作用。由于在自然界中具有光学磁响应的材料屈指可数，因而对光磁场探测的研究一直难以有很大的突破。

光磁响应材料是光磁场探针的核心，其能够与待测光的磁场分量发生相互作用。现有技术中，常用的光磁响应材料主要有两种。一种为包括稀土离子类的天然材料，其可以产生磁跃迁发光。另一种为具有人工光磁响应的纳米结构材料。而这两种材料均存在一定的弊端：

稀土离子的种类和数量十分稀少，并且其产生的有效的光学磁跃迁频率是分立的，因而只会对具有特定波长的光具有磁响应。另外其在磁场探测过程中，必须采取如超低温冷冻环境的措施以降低电跃迁干扰，操作十分不便。

对于具有人工磁响应的纳米结构材料，其制备一般采用复杂且昂贵的电子束全息或聚焦离子束刻蚀工艺，制备出的样品一般是平面结构，对应的磁偶极矩只有一个方向，因而只能探测特定方向的磁场分量。此外，这些基于金属材料的人工纳米结构在可见光波段具有较高的欧姆损耗，其光磁响应一般发生在近红外波段，存在明显的电-磁串扰效应。

发明内容

本申请所要解决的第一个技术问题是，提出一种能够更加纯粹地探测激励光的磁场分量的光磁场探针，其不仅能够在激励光磁场分量的激发下产生荧光，而且激励光的电场分量对该荧光贡献极小，并且该光磁场探针对激励光任意方向的光场磁分量都有响应。

为了解决上述第一个技术问题，本申请提出的技术方案是：

一种光磁场探针，包括光磁响应材料，所述光磁响应材料是高折射率半导体纳米球颗粒。

发明人经过大量研究惊奇地发现：高折射率半导体纳米球颗粒不仅在激励光的激发下能够产生荧光，而且只要该高折射率半导体纳米球颗粒的粒径与该高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的乘积在激励光的波长附近时，那么激励光自身的电场分量对该荧光的贡献几乎为零，并且荧光的强度与颗粒于光场中位置的磁场强度正相关。此外，高折射率半导体纳米球颗粒的磁偶极模式是空间各向同性的，对任意方向的光场磁分量都有响应，克服了传统光磁响应材料只能探测特定方向磁场分量的缺陷。基于此，本发明将高折射率半导体纳米球颗粒作为光磁场探针的光磁响应材料，就可以简单地通过监测所获得的荧光信号的强度来分析判断激励光的空间三维磁场强度。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案中的一种或几种：

上述高折射率半导体纳米球颗粒的折射率一般要大于3。将前述高折射率半导体纳米球颗粒的折射率选定为大于3是有利的，这是因为：在指定应用波长条件下，半导体纳米球颗粒的粒径与折射率的乘积要固定在该波长数值附近。这意味着采用更大的折射率时所需的粒径可以更小，那么由它实现的磁场探针可以拥有更高的空间探测分辨率。为了保证足够高的空间探测分辨率，粒子尺寸大小一般不应超过应用波长的三分之一。而且当我们采用小折射率(＜3)的纳米球颗粒探测光线的磁分量时，基本不能够捕捉到荧光信号。

大多数情况下，光磁场探针需要配置承载上述高折射率半导体纳米球颗粒的衬底。

球形硅粒子和球形砷化镓粒子是两种非常典型的高折射率半导体纳米球颗粒，且二者的折射率都大于3。并且，发明人经过大量的实验，直接验证了球状的硅粒子和砷化镓粒子用做光磁响应材料时，电-磁串扰效应极小。

本申请所要解决的第二个技术问题是，提出一种能够更加纯粹地探测激励光的磁场分量的光磁场探测系统。

为了解决上述第二个技术问题，本申请所提出的技术方案是：

一种光磁场探测系统，包括：

上述光磁场探针，以及

采集所述高折射率半导体纳米球颗粒因受激励光激发而产生的荧光信号的荧光采集单元，以及

接收所述荧光信号、并检测所述荧光信号的强度的荧光强度检测单元。

作为优选，所述荧光强度检测单元包括：

接收所述荧光信号、并将所述荧光信号转换为电信号的信号转换模块，以及

与所述信号转换模块连接、以分析所述电信号强弱的信号分析模块。

所述光磁场探测系统还包括带动所述光磁场探针位移的位移扫描设备，所述信号分析模块与所述位移扫描设备相连，以获取所述位移扫描设备的扫描位置。

我们还发现，高折射率半导体纳米球颗粒的粒径与折射率的乘积，与激励光的波长相差越大，激励光自身的电场分量对所激发的荧光信号的贡献越大。为了减小激励光自身的电场分量对所激发的荧光信号的贡献量，降低了电-磁串扰效应，进而保证单纯地基于荧光强度判断光磁强度的准确度，最好保证：所述高折射率半导体纳米球颗粒的粒径，为所述激励光的波长除以所述高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的0.8～1.2倍。

本申请所要解决的第三个技术问题是，提出一种光磁响应材料的应用方法，以测量激励光场的波长。

为了解决上述第三个技术问题，所提出的技术方案是：

一种光磁响应材料的应用方法，所述光磁响应材料为折射率大于3的高折射率半导体纳米球颗粒，所述应用方法包括：

将被测光分别射向具有不同粒径的至少两个为同一种物质(比如：同为硅或同为砷化镓)的所述高折射率半导体纳米球颗粒，分别采集各个所述高折射率半导体纳米球颗粒因受所述被测光激发而产生的荧光信号，比较各个所述荧光信号的强度，将强度最大的荧光信号对应的高折射率半导体纳米球颗粒的粒径乘以强度最大的那个荧光对应的高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的积计为所述被测光的测量波长。

本申请所要解决的第四个技术问题是，提出上述光磁响应材料的另一种应用方法，以用于确定高折射率半导体纳米球颗粒的粒径大小。

为了解决上述第四个技术问题，所提出的技术方案是：

一种光磁响应材料的应用方法，所述光磁响应材料为折射率大于3的高折射率半导体纳米球颗粒，所述应用方法包括：

将已知波长的激励光分别射向具有不同粒径的至少两个同一种物质(比如：同为硅或同为砷化镓)的所述高折射率半导体纳米球颗粒，分别采集各个所述高折射率半导体纳米球颗粒因受所述激励光激发而产生的荧光信号，比较各个所述荧光信号的强度，将所述激励光的波长除以强度最大的荧光信号对应的高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的商计为强度最大的荧光信号对应的高折射率半导体纳米球颗粒的粒径。

进一步地，该方法可用于选取所需粒径的高折射率半导体纳米球颗粒，这时候，所述激励光的波长最好设置为所述所需粒径与所述高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的乘积的0.8-1.2倍。

本发明的有益效果为：

1、本申请采用高折射率特别是折射率大于3的半导体纳米球颗粒作为磁响应材料。当纳米球颗粒的粒径和折射率的乘积在激励光波长附近时，其具有较强的磁偶极共振响应，该磁偶极模式只与光场的磁分量相互作用，在颗粒内部产生增强的电场进而驱动颗粒发出明显的荧光，激励光的电场分量对该荧光贡献极小甚至为零，荧光完全来自于激励光磁分量的激发，避免了激励光电分量的干扰，极大地降低了电-磁串扰效应。

2、高折射率半导体纳米球颗粒的磁偶极模式是空间各向同性的，对任意方向的光场磁分量都有响应，并体现在所激发的荧光中，进而能够更加准确地探测激励光的磁特征。

3、采用折射率大于3、粒径为100～800nm的高折射率半导体纳米球颗粒作为磁响应材料，能够完美匹配可见光-近红外光波段在工业领域的应用。

4、采用粒径为120～220nm的硅粒子或砷化镓粒子作为磁响应材料，能够在400-750nm波段的可见光的激发下产生非常明显的、电-磁串扰效应极小的荧光，而400-750nm波段的可见光在产业和科研上的应用恰好最为广泛。

5、在实际应用时，可通过改变高折射率半导体纳米球颗粒的尺寸，来调整纳米颗粒的磁偶极共振波长，使其工作波长可以在较宽波段连续可调。

6、本申请不仅能够探测光线的磁特征，又能够探测光线的波长，还能够探测半导体纳米球颗粒的粒径。

附图说明

图1是本发明实施例一光磁场探测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一中探测的荧光强度分布图(二维)；

图3是本发明实施例一中理论计算的光磁场图；

图4是本发明实施例一中理论计算的光电场图；

图5是本发明实施例二中光磁场探测系统的结构示意图；

图6是本发明实施例二中探测的荧光强度分布图(二维)；

图7是本发明实施例二中理论计算的光磁场图；

图8是本发明实施例二中理论计算的光电场图；

图9是本发明实施例三中光磁场探测系统的结构示意图；

图10是本发明实施例三中探测的荧光强度分布图(二维)；

图11是本发明实施例三中理论计算的光磁场图；

图12是本发明实施例三中理论计算的光电场图；

图13是本发明实施例四中光磁场探测系统的结构示意图；

图14硅纳米球颗粒附着在光纤端面结构的放大图；

图15是本发明实施例四中探测的荧光强度分布图(二维)；

图16是本发明实施例四中理论计算的光磁场图；

图17是本发明实施例四中理论计算的光电场图；

图中：1-激励光，2-荧光；

100-光磁场探针，200-荧光采集单元，300-荧光强度检测单元，400-第三透镜；

101-光磁响应材料，102-衬底，103-扫描位移台；

201-第一透镜，202-滤镜，203-第二透镜；

301-探测器，302-信号线，303-计算机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1示出了本申请光磁场探测系统的一个具体实施例，与一些现有的光磁场探测系统相同的是，该系统也包括光磁场探针100，荧光采集单元200和荧光强度检测单元300。

与一些传统的光磁场探针相同的是，本实施例中的光磁场探针100也包括光磁响应材料101以及承载前述光磁响应材料101的衬底102，衬底102为透明玻璃。不同的是，本实施例的光磁响应材料101采用了粒径(直径)为180nm的球形硅粒子，该球形硅粒子由飞秒激光烧蚀的方法制备而来。参照图1所示，在实际应用时，将该光磁场探针100尤其是光磁场探针的光磁响应材料101(直径180nm的球形硅粒子)布置在被测的激励光1光路上或光路附近，被测激励光1射向球形硅粒子后(直接射向硅粒子或射向硅粒子附近)，球形硅粒子受到激励光1(的磁分量)的激发而发出荧光————产生荧光信号。

衬底102的作用在于承载作为光磁响应材料101的球形硅粒子，以在进行光磁探测时，保证光磁响应材料101具有稳定的位置，进而便于采集到稳定的荧光信号。假若作为光磁响应材料101的球形硅粒子没有衬底支撑，只要该球形硅粒子能够悬浮在空中(如太空)，或者让激励光1与球形硅粒子(在重力作用下)同步下坠，一样能够采集到稳定的荧光信号。更甚之，就算球形硅粒子因为没有衬底的支撑定位而在空中飘浮不定，只要其在某一时刻或某一时间段处于激励光光路位置而受到激励光磁分量的激发产生荧光，就能够捕捉到该荧光信号。可见，衬底102并不是光磁场探针的必要组成。

荧光采集单元200用于采集上述球形硅粒子因受到激励光1的磁激发而产生的上述荧光信号。具体地，荧光采集单元200采用了图1所示的双透镜组件，它包括沿着荧光的光路方向顺次布置的第一透镜201、滤镜202、第二透镜203。球形硅粒子受激发而产生的荧光2被第一透镜201收集准直，滤镜202用于滤除准直荧光中串入的原始激励光，然后经第二透镜203汇集到下述的探测器。

荧光强度检测单元300用于接收激发产生的上述荧光信号，并检测该荧光信号的强度。因为荧光信号的强度与球形硅粒子于光磁场所在位置的磁场强度正相关，所以可以据此分析(获知)激励光的磁场强度分布，即荧光强度检测单元300具有光磁分析功能。荧光强度检测单元300采用了业内熟知的这种结构：其主要由探测器301、带有相关软件(比如Labview)的计算机303、连接前述探测器和前述计算机的信号线302构成。探测器301具体为采购于滨松公司的光电倍增管，其用于接收从第二透镜203出射的荧光2(荧光信号)，并将该荧光信号转换为电信号。电信号的强度与荧光信号的强度具有对应关系，荧光2的强度体现在前述电信号中(如电压大小)，荧光越强，电信号越强。由探测器301转换得到的电信号再通过信号线302传输至计算机303，计算机303根据其接收的前述电信号分析球形硅粒子所处位置的光频磁场强度，进而获知被测激励光1的磁特征。

上述探测器301的作用在于接收荧光、并将荧光转换为电信号，所以我们也可以采用其他形式的信号转换模块替代前述探测器301。作为信号分析模块的计算机303通过信号线302与探测器301连接，用于以分析探测器301转换并传送过来的电信号的强弱，进而得知球形硅粒子在对应位置的光频磁场的强弱。

为了扫描出被测激励光1的三维磁场结构，可将上述光磁场探针100、荧光采集单元200以及荧光强度检测单元300的探测器301集成装载到电控三维位移扫描台上。并在荧光强度检测单元300的计算机303这一窄体中集成位移控制模块，用信号线缆将电控三维位移扫描台与荧光强度检测单元300的计算机303(特别是计算机中的位移控制模块)连接。工作时，计算机303控制位移扫描台按照预定路径位移扫描，并实时获取位移扫描台的扫描位置(扫描路径)，从而将荧光强度检测单元300检测的被测激励光光场中每一点的荧光强度与光磁场探针100的位置一一对应起来，进而通过荧光强度检测单元300的信号分析模块————计算机303分析重构出对应的三维光磁场强度分布，获得例如图3所示的荧光强度分布图。

作为效果验证，我们将图1中的激励光1选为波长已知为720nm的径向偏振激光束，并借助第三透镜400将准直后的激光束(激励光)聚焦到光磁场探针100附近，以提升球形硅粒子位置的磁场强度。通过位移扫描台的移动，调整光磁场探针特别是探针中球形硅粒子所处待测磁场中的位置，荧光强度检测单元300记录光磁场探针在待测磁场不同位置的荧光强度，得到反映激励光的磁场强度的荧光强度分布图。同一球形硅粒子所处位置的磁场强度越大，所产生的荧光信号强度越大，在荧光强度分布图中对应的亮度越亮。

采用径向偏振的激光作为待测光场，真实的测量结果如图2所示(二维扫描)，很显然，其与图3所示的根据矢量衍射理论计算的纳米颗粒所在平面上的光磁场图非常吻合，而与图4所示的光电场图无关。这说明本实施中的光磁场探针的荧光来自于光磁场的激励作用，而与光电场无关。

上述荧光采集单元200也可以采用业内公知的结构更为紧凑的单透镜，还可以采用业内公知的具有消色差功能的多片复合透镜等。

实施例二

图5示出了本申请光磁场探测系统的第二个具体实施例，与上述实施例一相同的是，该探测系统也包括光磁场探针100、荧光采集单元200和荧光强度检测单元300，而且荧光采集单元200也采用了实施例一的双透镜组件，荧光强度检测单元300也主要由作为信号转换模块的探测器301、分析计算的计算机303、连接探测器和计算机的信号线302构成。

不同的是，本实施例中，光磁场探针100的光磁响应材料101是粒径为120nm的球形硅粒子，而且该120nm的球形硅粒子附着在近场光学扫描显微镜的扫描针尖上————扫描针尖固定在扫描位移台103上，可以随位移台一起移动。该位移台103与荧光强度检测单元300的位移控制模块连接。也就是说，本实施例中光磁场探针100的衬底102由透明玻璃换成了扫描针尖。近场光学扫描显微镜的扫描针尖一般为金属、硅或二氧化硅材质，由于它们都是光学非磁性，并不会显著影响纳米球探针的磁响应特性。这样在做扫描探测时，只有扫描针尖带动球形硅粒子移动，荧光采集单元200和荧光强度检测单元300的探测器301不用跟着移动，从而提高了整个探测系统的光学稳定性。

作为效果验证，我们将图1中的激励光1选为波长已知为400nm的激光束，该激光束为线性偏振的高斯光束。采用线性偏振的高斯光束作为待测光场，真实的测量结果如图6所示，其与图7所示的根据矢量衍射理论计算的纳米颗粒所在平面上的光磁场图非常吻合，而与光电场图(图8)无关。

实施例三

图9示出了本申请光磁场探测系统的第三个具体实施例，与上述实施例一相同的是，该探测系统也包括光磁场探针100、荧光采集单元200和荧光强度检测单元300，而且荧光采集单元200也采用了实施例一的双透镜组件，荧光强度检测单元300也主要由作为信号转换模块的探测器301、分析计算的计算机303、连接探测器和计算机的信号线302构成。

与上述实施例一不同的是：光磁场探针100的光磁响应材料101是粒径为400nm的球形硅粒子。

作为效果验证，我们将图9中的激励光1选为波长已知为1400nm的激光束，该激光束为线性偏振的高斯光束。采用线性偏振的高斯光束作为待测光场，真实的测量结果如图10所示，其与图11所示的根据矢量衍射理论计算的纳米颗粒所在平面上的光磁场图非常吻合，而与图12的光电场图无关。

实施例四

图13示出了本申请光磁场探测系统的第四个具体实施例。同样，该探测系统也包括光磁场探针100、荧光采集单元200和荧光强度检测单元300，而且荧光强度检测单元300也主要由作为信号转换模块的探测器301、分析计算的计算机303、连接探测器和计算机的信号线302构成。

与上述实施例一和实施例二不同的是：

光磁场探针100的光磁响应材料101是粒径为300nm的球形砷化镓粒子。荧光采集单元200采用更为紧凑的光纤，前述球形砷化镓粒子直接附着在光纤的端面(图14：放大的结构示意图)，作为荧光采集单元200的光纤还具有衬底的作用。

工作时，球形砷化镓粒子受激励光1激发而产生的荧光直接经由上述光纤收集并传输到探测器301，这样可以更为灵活方便地装配整个光磁场探测系统。

另外，我们将附着球形砷化镓粒子的光纤端面固定在电动三维的扫描位移台103上，用来探测光磁场强度的空间分布。

作为效果验证，我们将图1中的激励光1选为波长已知为1000nm的激光束。采用线性偏振的高斯光束作为待测光场，真实的二维扫描测量结果如图15所示，其与图16所示的根据矢量衍射理论计算的纳米颗粒所在平面上的光磁场图非常吻合，而与光电场图(图17)无关。

实施例五

本实施例五采用图1中的光磁场探测系统来估算被测光场的波长。

首先，发明人通过飞秒激光烧蚀的方法制备出具有不同粒径的多个球形硅粒子，并将这些球形硅粒子附着在图1所示的透明玻璃衬底上，从而得到具有多个光磁响应粒子的光磁场探针，理论上每一个光磁响应粒子都具有探测光磁场的可能。

然后将被测的激励光1射向上述光磁场探针，通过位移扫描台带动玻璃衬底在激励光1附近扫描移动，从而在荧光强度检测单元300的计算机303中获得多个荧光强度分布图(一部分球形硅粒子因为粒径过大或过小而不会产生荧光，也就不会出现荧光强度分布图)。显然每一幅荧光强度分布图分别反应了对应一个光磁响应粒子————球形硅粒子在多个扫描位置受激发而产生的荧光强度分布。比较前述多个荧光强度分布图中的荧光强度，找出荧光强度整体最大的那幅荧光强度分布图对应的球形硅粒子。之后，我们通过电子显微镜测出该球形硅粒子的粒径为420nm。该球形硅粒子的粒径420nm×球形硅粒子的折射率3.42≈1436nm。据此预估被测激励光1的波长为1436nm，这与第三人记录的实际波长1300nm非常接近。

实施例六

本实施例六采用图1中的光磁场探测系统来选取特定粒径的球形硅粒子。

首先，我们通过飞秒激光烧蚀的方法制备出多个球形硅粒子，并将这些球形硅粒子附着在图1所示的透明玻璃衬底上，从而得到具有多个光磁响应粒子的光磁场探针。

然后将已知波长为900nm的激励光1射向前述透明玻璃衬底上的多个球形硅粒子，通过位移扫描台带动玻璃衬底在激励光1附近扫描移动，从而在荧光强度检测单元300的计算机303中获得多个荧光强度分布图(一部分球形硅粒子因为粒径过大或过小而不会产生荧光，也就不会出现对应的荧光强度分布图)。显然每一幅荧光强度分布图对应一个光磁响应粒子————球形硅粒子。比较前述多个荧光强度分布图的荧光强度，找出荧光强度整体最大的那幅荧光强度分布图对应的球形硅粒子，据此估算出该球形硅粒子的粒径＝900nm÷3.42≈263nm。这与我们后续通过电子显微镜测量的粒径290nm相差无几。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光磁场探针，包括光磁响应材料，其特征在于，所述光磁响应材料是高折射率半导体纳米球颗粒。

2.根据权利要求1所述的光磁场探针，其特征在于，所述光磁场探针还包括承载所述高折射率半导体纳米球颗粒的衬底，所述高折射率半导体纳米球颗粒的折射率大于3。

3.根据权利要求1或2所述的光磁场探针，其特征在于，所述高折射率半导体纳米球颗粒是球形硅粒子或球形砷化镓粒子。

4.一种光磁场探测系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至3任一项所述的光磁场探针，以及

采集所述高折射率半导体纳米球颗粒因受激励光激发而产生的荧光信号的荧光采集单元，以及

接收所述荧光信号、并检测所述荧光信号的强度的荧光强度检测单元。

5.根据权利要求4所述的光磁场探测系统，其特征在于，所述荧光强度检测单元包括：

接收所述荧光信号、并将所述荧光信号转换为电信号的信号转换模块，以及

与所述信号转换模块连接、以分析所述电信号强弱的信号分析模块。

6.根据权利要求5所述的光磁场探测系统，其特征在于，所述光磁场探测系统还包括带动所述光磁场探针位移的位移扫描设备，所述信号分析模块与所述位移扫描设备相连，以获取所述位移扫描设备的扫描位置。

7.根据权利要求4至6任一项所述的光磁场探测系统，其特征在于，所述高折射率半导体纳米球颗粒的粒径，为所述激励光的波长除以所述高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的0.8～1.2倍。

8.一种光磁响应材料的应用方法，其特征在于，所述光磁响应材料为权利要求1～3任意一项所述的光磁场探针中的高折射率半导体纳米球颗粒；高折射率半导体纳米球颗粒的折射率大于3，所述应用方法包括：

将被测光分别射向具有不同粒径的至少两个折射率大于3且为同一种物质的所述高折射率半导体纳米球颗粒，分别采集各个所述高折射率半导体纳米球颗粒因受所述被测光激发而产生的荧光信号，比较各个所述荧光信号的强度，将强度最大的荧光信号对应的高折射率半导体纳米球颗粒的粒径乘以强度最大的那个荧光对应的高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的积计为所述被测光的估测波长。

9.一种光磁响应材料的应用方法，其特征在于，所述光磁响应材料为权利要求1～3任意一项所述的光磁场探针中的高折射率半导体纳米球颗粒；高折射率半导体纳米球颗粒的折射率大于3，所述应用方法包括：

将已知波长的激励光分别射向具有不同粒径的至少两个同一种物质的所述高折射率半导体纳米球颗粒，分别采集各个所述高折射率半导体纳米球颗粒因受所述激励光激发而产生的荧光信号，比较各个所述荧光信号的强度，将所述激励光的波长除以强度最大的荧光信号对应的高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的商计为强度最大的荧光信号对应的高折射率半导体纳米球颗粒的估测粒径。

10.一种如权利要求9所述光磁响应材料的应用方法，其特征在于，用于选取所需粒径的高折射率半导体纳米球颗粒，所述激励光的波长为所述所需粒径与所述高折射率半导体纳米球颗粒的折射率的乘积。

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