在构筑高质量石墨烯微结构的基础上，发展了远场光谱与近场模式分析结合的分析方法，实现对等离激元耦合杂化模式的响应、强度、衰减等关键参数的精确表征。在此基础上分析纳米材料与结构中局域电磁模式的强度、相位、偏振与分布等信息，建立该尺度下光与物质相互作用的物理图像。探索发展近场光学波导特征模型，建立了纳米级范德华微晶体光学各向异性的直接定量表征方法。在等离激元与面外偏振模式耦合的工作基础上，申请人进一步探索利用散射型近场显微镜（s-SNOM）对纳米材料和结构面外偏振模式的激发和探测方法。通过分析不同厚度纳米材料的近场电磁模式分布，分析光学各向异性支持波导模式的色散关系，首次发现并验证了近场图像中同时存在横磁场（TM，面内）和横电场（TE，面外）偏振模式信息。这个发现打破了s-SNOM仅能对横磁场（TM）模式进行成像的传统认识。通过解析波导模式波矢并结合范德华微晶体波导特征方程，申请人克服了样品纳米尺寸导致的表征困难，第一次成功实验测量了二维纳米材料氮化硼及二硫化钼的光学各向异性。(Nature Communications 8,1471,2017) 这种方法基于对波矢而非光强的测量，不易受到环境噪声的影响，因而具有较高的测量精度。