散射型扫描近场光学显微镜中的偏振敏感性——迈向纳米椭偏测量

散射型扫描近场光学显微镜(s-SNOM)中由尖锐针尖介导的电场增强使得光学材料分析可达 10 nm 尺度甚至更小。然而,由于细长的 s-SNOM 针尖的避雷针效应比任何面内场分量强数个数量级,此处主要考虑垂直样品表面的电场分量。尽管如此,对共振激发近场耦合系统的根本理解显然使我们能够利用所有矢量分量,特别是面内分量。本文从理论与实验上探究如何建设性地实现近场照明与探测的线偏振控制,以(非)共振方式耦合到选定的样品介电常数张量分量,例如也明确包含面内方向。应用点偶极模型时,我们表明共振激发的样品对所有线偏振角度均产生强近场信号响应。随后,我们利用台式 CO$_2$ 激光器,在 10.6~$\mu$m 与 10.7~$\mu$m 入射波长下,对非金属共振(Au)与声子共振(3C-SiC)样品激发的偏振依赖响应进行实验研究。因此,改变照明偏振角度可定量比较两波长下的散射近场特征。最后,我们将实验数据与模拟结果对比,从而获得偏振对近场相互作用影响的根本理解。结果表明,平行于和垂直于样品表面的近场分量可借由其偏振特征轻松解耦并定量,并直接关联到样品的局域介电常数。