一文讲清楚光学中的近场和远场
要理解光学中的近场和远场的根本区别，在于认识到光与物体相互作用，其实大致会产生两种成分：
1. 传播场：可以脱离物体，向自由空间传播到无穷远处的电磁波。这就是我们通常所说的“光”。
2. 非辐射场 / 倏逝场：被束缚在物体表面或亚波长结构附近，强度随距离呈指数衰减，无法向远场传播的电磁场，指数级衰减。
远场光学 探测和利用的是传播场。 传统的光学系统，如望远镜、显微镜、相机、光谱仪所记录的光强分布就是远场光学。
近场光学 则专门探测和操控倏逝场。像研究等离激元光子学，针尖增强拉曼光谱、单分子荧光成像、纳米光子器件表征等都属于近场光学。
近场和远场之间距离的界定，一般是指距离光源或物体特征尺寸的距离，r << λ，如几纳米到几十纳米）的区域为近场，远大于波长（r >> λ）为远场（夫琅禾费区）。
传统远场光学成像系统存在一个由光的波动性决定的衍射极限。例如，光学显微镜由于衍射效应造成的最小可分辨距离e为:
正是由于光的波动性，任何光学系统（如透镜、显微镜）对细节的分辨能力存在这个根本极限——阿贝衍射极限，通常约为半波长（λ/2）。这是传统光学显微镜无法看清小于200nm细节的根本原因。
而要获得物体表面亚波长的超分辨率信息，只有提取到物体表面的倏逝波才可以，倏逝波的场强随离开表面的距离指数衰减，其穿透深度通常远小于波长。因此，它们携带的“高频”信息被牢牢限制在物体表面附近。这种倏逝波只存在于距离物体表面波长尺度的范围内，一般称为近场区。
利用近场光学技术，远场衍射极限被打破，分辨率极限在原理上不再受到前述限制，可以显著提高显微成像等光学应用的分辨率。
超表面，特别是等离激元超表面能够支持局域的、亚波长的电磁模式，为在近场区域操控光和增强光与物质相互作用提供了强大手段。基于此，它们可以作为关键元件，用于构建新型的近场超分辨成像探头（如TERS针尖）或设计特殊的远场超构透镜，从而为多种途径突破衍射极限提供了可能。
近场光学和远场光学示意图：
