修改了光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ）的三介质二界面模型，提出了比较符合ＰＳＴＭ探测实际的四介质三界面理论模型。给出了在这一新的理论模型下光子扫描隧道显微镜探测场的理论计算公式。对光子扫描隧道显微镜的实际探测具有理论指导意义

用三维时域有限差分方法对带纳米金属棒孔径光纤探针成像进行了数值模拟。采用等高扫描从分辨率和灵敏度的角度分别讨论了纳米金属棒长度、扫描高度、孔径大小及镀膜厚度对成像的影响。数值模拟结果显示,带纳米金属棒镀膜孔径探针的性能主要受纳米棒的尺寸决定,较普通孔径探针在分辨率和灵敏度方面都有明显改进,并且稳定性更高。

利用时域有限差分法,对镀纳米结构薄膜光纤探针的成像特性进行了三维数值模拟。在考虑光纤和样品相互作用的基础上,采用等效入射波法设置入射波和等高扫描。从成像分辨率和灵敏度的角度比较了不同纳米颗粒与样品间距、纳米颗粒大小、排列方式以及排列密度对成像的影响。结果表明,镀纳米结构薄膜光纤探针的光子隧道显微镜无论在制备的可行性上,还是在分辨率和灵敏度上都有显著的改进。

采用三维时域有限差分法（FDTD）,模拟计算了光子扫描隧道显微镜（PSTM）系统中的介质和银质金属样品在不同偏振模式光源下的近场强度分布.使用介质小样品检验探针性能,在探针不同位置计算得到了相似的近场强度分布图,说明编写的程序是可信的.给出了等高扫描时p偏振和s偏振条件下,“PSTM”字样介质样品和银质金属样品上方5nm处的近场强度分布图,结果显示：对介质样品,p偏振波能较好的反映样品的形貌,这是由入射电场的方向决定的;银质金属有表面增强作用,对不同偏振波均能在某种程度上反映样品的形貌,仍有待近一步的研究.

国家标准GB／T6968—1997膜式煤气表第6．2条规定：误差曲线应符合在0．1Qmax至Qmax范围内，基本的误差曲线的最大值和最小值之差不得超过2％-B级，将膜式燃气表误差曲线值列为膜式燃气表出厂必须检测的性能指标。膜式燃气表误差曲线值从何而来？如何改善？这是专业生产燃气表厂家一直在寻找、解决的问题。

采用时域有限差分法对L形和V形纳米小孔进行优化设计。结果表明,两种小孔的出射峰值光强均比具有相同开孔面积的方孔提高了两个数量级。发现在具有相近峰值光强的情况下,且在距离出射面小于60nm的范围内,V形孔光斑尺寸在x方向和y方向的宽度可以比L形孔的光斑小10～15nm。本文对优化设计L形和V形小孔在纳米显微、光存储、光刻、光学操作等近场光学应用领域方面,具有一定的指导意义。

实现了基于双正交的Cohen Daubechies Feauveau（CDF）小波的时域多分辨分析（MRTD）,并将其用于近场电磁散射模拟中。结果表明,在相同的网格划分下基于小波的MRTD比基于尺度函数的MRTD具有更高的数值准确性。最后,对带纳米金属棒孔径光纤探针成像进行了数值模拟,结果显示其成像效果优于普通孔径探针。

扫描探针显微技术已在纳米甚至原子级的形貌获取中得到了广泛地应用。其分辨本领在很大程度上依赖于探针的形貌尺寸。传统的检测探针的方法大多对针尖的损伤很大或需要复杂的仪器，这就使这些方法带有一定局限性。本文提出利用扫描图像中反映的探针信息数值求解探针形貌的方法，利用探针扫描不同样品所得到的扫描图像还原探针的形貌，结果显示用此算法能够还原出原针尖的形貌。为了更好地与实际结果对比，用原子力显微镜扫描图像来验证此方法的正确性，结果显示反构造的探针形貌结果与MI公司所提供的探针尺寸吻合很好。