[發明專利]一種共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像方法和裝置

有效

• 申請號: 201711025463.3
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107941763B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 匡翠方;劉少聰;劉文杰;陳友華;朱大釗;劉旭;李海峰;張克奇;毛磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像方法，其特征在于，包括步驟：

1)激發光和損耗光合束后，調制為線偏振光并調整線偏振方向；

2)利用空間光調制器加載的0-2π渦旋位相板和0-π位相板同時對激發光和損耗光進行兩次調制；所述的損耗光一部分光調制成為橫向的空心光斑，另一部分調制成為軸向的空心光斑；

在步驟2)中，在空間光調制器的左半部分加載0-2π渦旋相位調制圖案，右半部分加載0-π相位調制圖案，損耗光首先入射到空間光調制器的左側，空間光調制器加載的0-2π相位圖案只會對光束水平方向的分量進行調制，垂直分量未被調制；當光束經偏振旋轉90度后，再次入射到空間光調制器上右側時，之前的水平分量變為垂直分量，其不會被再次調制，之前的垂直分量變為水平分量，在空間光調制器右側被加載的0-π渦旋相位圖案調制；

3)將所述的激發光偏振調成圓偏光且旋向和渦旋位相板的旋向相反，所述的損耗光偏振態轉化為圓偏光且旋向與渦旋位相板的旋向相同；

4)利用所述的激發光和損耗光聚焦至樣品上，激發光為實心光斑，損耗光為空心光斑，并分別激發和損耗樣品發出的信號光；

5)收集所述的信號光，得到對應到樣品掃描點的顯微圖像。

2.一種共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像裝置，包括激發光光源、損耗光光源和將光束聚焦至樣品上的顯微物鏡，其特征在于，兩光源與顯微物鏡之間依次設有：

用于將兩束激光合束的第一二色鏡，

用于將兩束激光改變為線偏光的起偏器和調整線偏振方向的第一1/2波片，

用于相位調制兩束激光的空間光調制器，同時加載0-π相位調制圖案和0-2π渦旋相位調制圖案，對激發光和損耗光進行兩次調制；所述空間光調制器的左半部分加載0-2π渦旋相位調制圖案，右半部分加載0-π相位調制圖案，損耗光首先入射到空間光調制器的左側，空間光調制器加載的0-2π相位圖案只會對光束水平方向的分量進行調制，垂直分量未被調制；當光束經偏振旋轉90度后，再次入射到空間光調制器上右側時，之前的水平分量變為垂直分量，其不會被再次調制，之前的垂直分量變為水平分量，在空間光調制器右側被加載的0-π渦旋相位圖案調制；

用于將激發光的偏振態由線偏光轉換為與0-2π渦旋相位旋向相反的圓偏光的第一1/4波片，

用于將損耗光的偏振態由線偏光轉換為與0-2π渦旋相位旋向相同的圓偏光且依次布置的第二1/2波片和第二1/4波片；

還包括采集樣品發出的信號光的探測系統。

3.如權利要求2所述的共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像裝置，其特征在于，所述的第二1/4波片與顯微物鏡間設置用于將偏振相位調制后的兩束激光進行光路偏轉對樣品進行掃描的雙振鏡4f掃描系統。

4.如權利要求3所述的共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像裝置，其特征在于，所述的探測系統包括沿所述雙振鏡4f掃描系統的信號光出射方向依次布置的：

用于反射激光光束和透射熒光信號的第二二色鏡；

用于濾去分束鏡出射的熒光中的雜散光和部分激光的窄帶濾波片；

用于對所述信號光束進行空間濾波的空間濾波器；

和用于探測信號光束的光強信號的探測器。

5.如權利要求4所述的共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像裝置，其特征在于，所述探測器選用光電倍增管或雪崩光電二極管。

6.如權利要求4所述的共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像裝置，其特征在于，所述的空間濾波器為針孔或多模光纖。

7.如權利要求6所述的共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像裝置，其特征在于，多模光纖的光纖端口大小為0.8個艾里斑大小。

8.如權利要求7所述的共軸三維受激輻射損耗超分辨顯微成像裝置，其特征在于，還包括與所述探測器、雙振鏡4f掃描系統和放置樣品的電動樣品臺連接的計算機，用于控制所述雙振鏡4f掃描系統和電動樣品臺以對樣品進行三維掃描。