[發明專利]一種平面遠場超分辨率放大成像裝置

有效

• 申請號: 201310090380.8
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103176282A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 鄭國興;張逸倫;崔鈞;何平安;楊晉陵;趙江南;鄖建平;高俊玲;李松;李子樂
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G02B27/58
• 分類號: G02B27/58;G02B1/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于顯微成像領域，涉及一種利用平板雙曲透鏡和顯微物鏡的混合裝置實現平面遠場超分辨率放大成像裝置。

背景技術

在生命科學領域，顯微鏡作為一個基本的觀測工具，在擴展人類對未知世界的認知水平上發揮著至關重要的作用。然而，受瑞利分辨率極限的限制，傳統光學顯微技術幾乎已發展至盡頭，遠遠不能滿足人類對微觀世界的探索要求。出現這一問題的物理機理在于，來自物體的光波中包含有行波和消逝波成分，行波代表物體的輪廓，能順利通過成像透鏡到達像面；而代表物體的細節部分的消逝波成分在傳統成像光路中只能傳遞到波長量級的距離即衰減為零，無法到達像面，造成成像過程中物體細節的丟失。曾經獲諾貝爾獎的掃描隧道顯微鏡就是基于將消逝波轉化為行波的原理來提升顯微技術的分辨本領。然而掃描隧道顯微鏡不同于光學顯微鏡，需要用探針在物體表面掃描，因此效率較低，而且不能實時觀測物體的變化，比如科學家迫切希望看到的細胞分裂、傷口愈合等動態過程。最近幾年發展起來的雙曲超級透鏡雖然能夠實現消逝波的放大與成像(Liu?Z?W,Lee?H,Xiong?Y,et?al.Far-Field?Optical?Hyperlens?Magnifying?Sub-Diffraction-Limited?Objects[J].Science,2007,315:1686-1688.)，但因為物面和像面都是彎曲的，因此會影響物體的定位和像面的觀察，雖然后來發明了平面雙曲透鏡(Wang?W,Xing?H,Fang?L,et?al.Far-field?imaging?device:planar?hyperlens?with?magnification?using?multi-layer?metamaterial[J].Opt.Express,2008,16(25):21142-21148.)，但因為其設計的金屬層和電介質層厚度不均，以當前的微細加工水平，事實上很難制造成功。

發明內容

針對現有技術中平面對平面超分辨率成像的難點，本發明的目的就是通過一種結構簡單、設計靈活、基于平板雙曲透鏡的成像裝置來實現超分辨率的遠場光學成像。

本發明的技術方案為：一種平面遠場超分辨率放大成像裝置，其特征在于，包括：平板雙曲透鏡，用于將物體細節放大到普通顯微物鏡能夠分辨的程度；普通顯微物鏡，用于將物體的中間像進一步放大。

作為優選，所述的平板雙曲透鏡由超材料組成，在直角坐標系中，其介電張量滿足：