[发明专利]基于柱矢量光束的受激发射损耗显微成像方法及装置

摘要

本发明提供了一种基于柱矢量光束的超分辨受激发射损耗显微成像方法，包括如下步骤：对发出激发光束的第一激光器发出的激光束进行准直，获得第一平行光束；将第一平行光束转换为径向偏振光；通过透镜将调制后的第一径向偏振光聚焦在焦平面的样品上，得到聚焦实心光斑；对发出抑制光束的第二激光器发出的激光束进行准直，获得第二平行光束；将第二平行光束转换为切向偏振光；通过透镜将调制后的切向偏振光束聚焦在焦平面的样品上，得到聚焦中空光斑，该聚焦中空光斑与上述聚焦实心光斑中心重叠，使得只有中间位置处、尺寸小于衍射极限的中间点发出荧光；通过探测器探测上述中间点所发出的荧光。

主权项

一种基于柱矢量光束的超分辨受激发射损耗显微成像方法，包括如下步骤：对发出激发光束的第一激光器发出的激光束进行准直，获得第一平行光束；通过第一偏振转换器和偏振转换装置将所述第一平行光束转换为径向偏振光；通过第一光瞳滤波器调制所述径向偏振光，并通过透镜将调制后的径向偏振光聚焦在焦平面的样品上，得到聚焦实心光斑；对发出抑制光束的第二激光器发出的激光束进行准直，获得第二平行光束；通过第二偏振转换器和偏振转换装置将所述第二平行光束转换为切向偏振光；通过第二光瞳滤波器调制所述切向偏振光束，并通过所述透镜将调制后的切向偏振光束聚焦在所述焦平面的样品上，得到聚焦中空光斑，该聚焦中空光斑与上述聚焦实心光斑中心重叠，使得只有中间位置处、尺寸小于衍射极限的中间点发出荧光；通过探测器探测上述中间点所发出的荧光；所述偏振转换装置使用两个级联的1/2波片实现，两波片的快轴夹角为系统的Jones矩阵为：通过调整快轴夹角大小实现任意角度的偏振旋转，从而实现径向偏振光和切向偏振光之间来回转换，且该偏振转换装置产生的偏振旋转与入射光的偏振态分布无关；所述光瞳滤波器是可对入射光束的振幅和相位进行调制的衍射光学元件，采用圆环形结构，对应透镜为抛物面透镜或菲涅尔透镜，且所述光瞳滤波器的滤波函数为，其中，a_j和分别对应第j个环带振幅透过率的振幅及相位值；在此基础上，设计出光瞳滤波器的结构，其滤波函数为，$T\left(\mathrm{\θ}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& 0\≤\mathrm{\θ}\≤{\mathrm{\α}}_0\\ 1& {\mathrm{\α}}_0\≤\mathrm{\θ}\≤\mathrm{\α}\end{array}\right.$其中，α₀＝0.95α。