[實用新型]一種基于雙光束頻率調制的三維高分辨率成像裝置

有效

• 申請號: 201821038573.3
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN208795922U
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 郭漢明;朱圣明;陳益祺;金長利
• 申請（專利權）人: 蘇州聞道電子科技有限公司
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉;顏愛國

根據本實用新型的基于雙光束頻率調制的三維高分辨率成像裝置，包括分束鏡、頻率調制器、第一反射鏡、第二反射鏡，二分之一波片，偏振分光棱鏡、二向色鏡，二維振鏡、聚焦物鏡、第一透鏡單元、針孔組件、探測器。分束鏡、第一反射鏡沿第一光軸線依次設置，分束鏡、頻率調制器、第二反射鏡沿第二光軸線依次設置，第一反射鏡、頻率調制器、二分之一波片以及偏振分光棱鏡沿第三光軸線依次設置，第二反射鏡、偏振分光棱鏡、二向色鏡以及二維振鏡第四光軸線依次設置，二維振鏡、聚焦物鏡沿第五光軸線依次設置，二向色鏡，第一透鏡單元、針孔組件以及探測器沿第六光軸線依次設置。

技術領域

本實用新型屬于光學技術領域，具體涉及一種基于雙光束頻率調制的三維高分辨率成像裝置。

背景技術

光學成像由于具有非接觸、非破壞性特點，被廣泛應用于生命科學、材料科學等研究領域。而光學分辨率則是光學成像系統的一個重要指標，通常分辨率越高越好。光學分辨率包括橫向分辨率和軸向分辨率，這兩者之間會彼此限制。即橫向分辨率越高、軸向分辨率越低；軸向分辨率越高，橫向分辨率越低。因此，如何提高橫向分辨率與軸向分辨率是研究人員持續努力的目標。如果能夠同時實現高橫向分辨率與高軸向分辨率則具有重要應用價值。

利用線偏振光的矢量特性在光學顯微成像等領域中有重要的研究意義。例如，共焦顯微鏡系統是物象共軛的點對點成像，聚焦的激光束在樣品表面掃描，同時光電檢測器件接收樣品反射的熒光(或透射的熒光)，樣品結構的變化使激發的熒光強度改變，因而使光電檢測器的輸出電流改變，經過信號處理，同步顯示在計算機屏幕上。由于照射的線偏振光通過高數值孔徑的透鏡聚焦，產生的是面積很小的橢圓光斑。如果沿橢圓光斑短軸方向對樣品掃描，根據瑞利判據，共焦顯微鏡掃描步長為兩倍橢圓短軸距離時，光電探測器即可響應反射光強度的改變，即分辨出兩點的差異，系統分辨率很高。如果沿橢圓光斑長軸方向對樣品掃描，且掃描步長小于兩倍橢圓長軸距離時，根據瑞利判據，光電探測器將不能響應反射光強度的改變，無法分辨出兩點的差異。因此系統的分辨率決定于聚焦光斑長軸大小。在先技術中,參見“K.A.Serrels，E.Ramsay，R.J.Warburton and D.T.Reid，Nanoscaleoptical microscopy in the vectorial focusing regime，nature photonics，vol.2，May2008,311-314”，為了提高分辨率，在掃描長軸方向時機械的插入二分之一波片改變入射線偏振光的偏振方向，但是這會降低系統改變掃描方向時的掃描速率及系統分辨精度，而且由于其中一束入射光多經過了一次二分之一波片，因此這兩束正交偏振光的入射功率不同，從而使聚焦光束功率發生變化，會增加系統誤差，系統穩定性不高。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型的目的之一在于提供一種基于雙光束頻率調制的三維高分辨率成像裝置，通過一種有效的光學結構，同時構建兩束偏振方向正交的的線偏振光照明，并且利用雙光束的頻率調制來區分兩束正交線偏振光聚焦后形成的橢圓光斑的重疊區域與其它非重疊區域，利用光電探測器接收信號的頻率解調來提取兩束正交線偏振光聚焦后形成的橢圓光斑的重疊區域對應的有效信號，實現提高三維分辨率的目的。

本實用新型提供了一種基于雙光束頻率調制的三維高分辨率成像裝置，具有這樣的特征，包括分束鏡、頻率調制器、第一反射鏡、第二反射鏡，二分之一波片，偏振分光棱鏡、二向色鏡，二維振鏡、聚焦物鏡、第一透鏡單元、針孔組件、探測器，其中，分束鏡、第一反射鏡沿第一光軸線依次設置，分束鏡、頻率調制器、第二反射鏡沿與第一光軸線垂直的第二光軸線依次設置，第一反射鏡、頻率調制器、二分之一波片以及偏振分光棱鏡沿與第一光軸線垂直的第三光軸線依次設置，第三光軸線與第二光軸線平行，第二反射鏡、偏振分光棱鏡、二向色鏡以及二維振鏡沿與第三光軸線垂直的第四光軸線依次設置，二維振鏡、聚焦物鏡沿與第四光軸線垂直的第五光軸線依次設置，二向色鏡，第一透鏡單元、針孔組件以及探測器沿與第四光軸線垂直的第六光軸線依次設置，第一透鏡單元包括一個透鏡或多個透鏡的組合。