光学显微术和基于光学显微的显微光谱是微电子、生命科学、材料等研究领域中最常用、最直观、最重要的表征方式之一。然而，传统的光学探测技术都是基于光学成像原理，依据光学衍射极限理论，传统光学探测的极限空间分辨率很难优于探测光波长的一半，对应于最为常用的可见光波段（400-760 nm）和红外波段（760 nm-10 μm），光学检测的极限空间分辨率仅在数百纳米到微米量级之间。这显然不能满足日益增长的探索纳米世界的需求。上世纪末出现的散射式扫描近场光学显微术(Scattering scanning near-filed optical microscopy, s-SNOM)，可以很好的克服衍射极限的限制，空间分辨率可以达到10 nm量级，已广泛应用于光电子器件、聚合物、二维材料和生物等领域的研究中。尽管s-SNOM在纳米级光学成像方面表现出强大的能力，但在许多更深入的研究中，将吸收光谱和s-SNOM结合可以进一步在保持高空间分辨率的同时获得样品更多的物理性质和化学信息。在过去的十年中，将s-SNOM和傅立叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）结合的纳米傅立叶变换红外光谱（Fourier transform infrared nano-spectroscopy, Nano-FTIR）在半导体器件、二维材料、生物学、聚合物等众多研究领域已显示出巨大的应用潜力。尽管s-SNOM和Nano-FTIR在众多领域展现了巨大的潜力，但国内相关的研究起步较晚，且相关的研究大多停留在使用商业化仪器对样品进行表征和研究。由于国内仪器厂商还未推出过该类仪器，且在国际上该类商业仪器也几乎为德国的Neaspec公司所垄断，这类仪器目前依然完全依赖进口且价格高昂。受限于仪器研发中存在的难度和科研经费限制，国内仅有少数课题组自主研制了s-SNOM系统对该项技术进行研究，而对Nano-FTIR仪器研制方面的探索则仍然是空白。本文对s-SNOM和Nano-FTIR技术中的若干核心技术做了探索和研究，研制了一套散射式扫描近场光学成像和光谱系统，主要的研究内容可以概括为以下：（1）使用有限元分析软件COMSOL建立相应的等效模型对其物理作用过程进行了研究。在仿真中分别研究了针尖增强效应、线扫空间分辨率、解调阶次和光入射倾角对信号提取的影响、SiO2样品光谱响应等问题。与以往报道的一些仿真研究中以电磁场强度作为研究对象不同，我们的仿真模型中创新性的以探针和样品的整体散射功率作为研究对象，仿真了探针轻敲模式中对近场信号进行调制和解调提取的完整过程，与仪器系统的实际工作过程更为接近。（2）设计研制了一套s-SNOM系统，并对光路和AFM优化过程中的实践经验进行了总结。最终，使用Au-Si光栅、Au纳米颗粒、h-BN等样品对自研s-SNOM系统进行了应用测试。实验结果表明，在一定范围内使用更高的解调阶次进行解调能够更有效的抑制背景干扰信号的影响，自研s-SNOM的空间分辨率达到了10 nm，达到同类商业仪器同等的先进水平。（3）由于商业FTIR仪器不能提供相应的接口与自研的s-SNOM进行很好的适配。FTIR是一种较为复杂的光谱探测仪器，因此我们依据傅立叶变换光谱学原理，先研制了一套常规的FTIR系统，以完成相关的技术探索和验证。实验结果表明自研的FTIR系统光谱信噪比达到10273。在采样光程差为2.5 mm时，系统的理论光谱分辨率与实测光谱分辨率有良好的一致性。使用此系统对标准样品进行测试，实测的吸收峰位置与标样的参考吸收峰位置有着良好的对应。（4）使用激光驱动白光光源（Laser driven light source, LDLS）将s-SNOM技术和FTIR技术结合研制了一套近红外波段的Nano-FTIR系统。Nano-FTIR既可以获得样品的近场成像，也可以操控探针驻留于样品某一点对其进行光谱分析。通过对Au-Ge光栅样品和拓扑光子绝缘器件进行近场光学成像，证明系统对复杂样品具有很好的适应性且空间分辨率至少可达30 nm。实验得到的Au-Ge光栅样品光谱清晰的显示了Ge的光学带隙位置，获得的光谱分辨率为25cm-1，光谱范围约为900 ~ 2000 nm。