基于位相型光瞳滤波器的三维超分辨共焦扫描成像技术

研究目的:研究了一种具有三维超分辨成像能力的新型超分辨共焦检测方法与技术,其利用优化设计的位相型光瞳滤波器和双光路差动接收探测最大程度地改善共焦系统的横向分辨力和轴向分辨力,以期最终达到提高共焦光学系统三维超分辨能力的目的。
基本原理:系统利用基于生物遗传算法的光瞳滤波器全局优化设计方法,该方法充分利用遗传算法具有并行搜索和强鲁棒搜索能力等特点,可使光瞳滤波器超分辨特性参数即光斑尺寸G、斯托克斯比S和旁瓣M达到全参数优化,从而可最终得到光瞳滤波器的优化结构参数。系统以光学系统点扩展函数为基础,建立了影响光瞳滤波器超分辨性能的器件制作误差作用模型,利用优化设计的位相型光瞳滤波器来最大程度地改善共焦系统的横向分辨力。

 

  

科学意义及应用价值:利用优化设计的位相型光瞳滤波器可最大程度地改善共焦系统的横向分辨力,并可进一步提高系统轴向分辨能力,最终使共焦系统实现三维超分辨和高信噪比检测;同时具有绝对零位,便于实现双极性跟踪测量。初步的实验表明:基于该方法建立的三维超分辨共焦显微系统的横向分辨力优于0.2 µm,轴向分辨力优于2 nm。