基于整形环形光的横向超分辨共焦显微成像方法

研究目的:构建一种具有横向光学超分辨成像特性的新型共焦显微成像特性,解决光束合理整形问题并突破衍射极限,实现一种具有横向光学超分辨能力的共焦显微成像技术。

基本原理:应用二元光学器件,基于衍射原理将高斯激光光束整形为环形光束,通过设计环形光内环半径与外环半径之比即环形光内孔归一化半径ε,使将低频光束频移到高频通带,以减小共焦显微镜爱里斑的主瓣宽度,进而达到提高其横向分辨力和扩展其量程范围的目的。

   

科学意义及应用价值:融合了衍射光学技术和超分辨光瞳滤波技术的各自特性,其与传统的环形透镜式共焦测量系统相比,在达到同等横向分辨力的情况下,由于整形环形光技术的采用使共焦显微镜的横向和轴向强度响应中心峰值的能量损失减小到1/(1-ε2)2倍,同时消除了环形透镜内环边缘的衍射对测量系统造成的影响,横向分辨力优于0.2μm。本技术涉及光学扫描显微成像及微观扫描测量技术领域,可用于测量样品的三维表面形貌、三维微细结构、微台阶、微构槽、集成电路线宽等。
    该成果已获国家发明专利。