[實用新型]一種應(yīng)用超透鏡實現(xiàn)超分辨聚焦系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022582490.4
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN213399089U
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張琬皎;郭小青
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州歐光芯科技有限公司
• 主分類號: G02B27/58
• 分類號: G02B27/58;G02B3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本實用新型公開了一種應(yīng)用超透鏡實現(xiàn)超分辨聚焦系統(tǒng)。超分辨聚焦系統(tǒng)包括沿光路依次布置的光源、顯微物鏡、超透鏡聚焦結(jié)構(gòu)和接收屏；顯微物鏡包含了沿光路依次布置的第一雙膠合透鏡和第二雙膠合透鏡；超透鏡聚焦結(jié)構(gòu)是由多個超透鏡在同一平面陣列排布而成。本實用新型能避免了傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)中通過疊加鏡片造成光學(xué)儀器體積大、系統(tǒng)復(fù)雜的缺點，不僅可以減小光學(xué)系統(tǒng)的體積并且大大提高了光學(xué)系統(tǒng)的分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光學(xué)元件應(yīng)用領(lǐng)域的一種光學(xué)聚焦系統(tǒng)，具體涉及一種應(yīng)用超透鏡實現(xiàn)超分辨聚焦系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于衍射的存在，傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)的分辨率受到極大的限制，突破不了阿貝極限。新型異質(zhì)材料所形成的超透鏡缺突破了這種極限，從而使得完美成像不再只是一個夢想。現(xiàn)代的成像技術(shù)要求成像元件具有更高效率，更大數(shù)值孔徑，更穩(wěn)健的像差消除等等，這無疑增加了成像系統(tǒng)的復(fù)雜度和操控難度。近年來超構(gòu)透鏡的出現(xiàn)滿足了多種情況下的成像應(yīng)用要求，例如機器視覺，遙感，醫(yī)學(xué)診斷，生物成像。鑒于超構(gòu)透鏡的波陣面調(diào)諧能力以及超小的尺寸，使得它具有多種優(yōu)異的光學(xué)功能，可以預(yù)見超構(gòu)透鏡將來會改變光子學(xué)和光電子學(xué)。

超透鏡作為超構(gòu)材料和超表面領(lǐng)域中一種突出的應(yīng)用，越來越多地應(yīng)用于光學(xué)研究領(lǐng)域。通過操控納米尺度結(jié)構(gòu)單元的排布，可以調(diào)節(jié)光通過超透鏡的相位分布，基于惠更斯原理，入射光的波前就可以被控制。超透鏡也因此可以在納米尺度上完成對反射光和透射光的空間調(diào)制，實現(xiàn)多種應(yīng)用。超構(gòu)透鏡由于其超薄、超輕和超緊湊的本質(zhì)，功能多樣，可以矯正多種像差，甚至實現(xiàn)離軸聚焦的特性，已被集成到芯片和系統(tǒng)當(dāng)中。超構(gòu)透鏡已被證明具有甚至超越傳統(tǒng)光學(xué)鏡片的強大功能，特別是在集成成像取得了重大突破，取代了級聯(lián)，龐大，昂貴的傳統(tǒng)產(chǎn)品。由于超構(gòu)透鏡具有更出色、更獨特的功能，因此它的出現(xiàn)將為光學(xué)成像領(lǐng)域帶來技術(shù)革新。

傳統(tǒng)的光學(xué)分辨儀器采用傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)通過疊加鏡片的方式來提高其分辨率并且減弱其色差的影響，造成光學(xué)儀器體積大、系統(tǒng)復(fù)雜的缺點。基于此，本實用新型提供一種基于超透鏡的超分辨聚焦系統(tǒng)，不僅可以減小光學(xué)系統(tǒng)的體積并且大大提高了光學(xué)系統(tǒng)的分辨率。然而，目前超透鏡的制造費用仍然很高，因為我們難以將納米級元件精確地放置在厘米級的芯片上。其他的的限制同樣需要得到解決。目前超透鏡采用電子束直寫加刻蝕的方法制作，制作面積小，速度慢，而且價格高。基于此，本實用新型采用壓印的方式制作超透鏡，可以制作大面積的超透鏡，并且制作效率高，價格便宜。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用超透鏡實現(xiàn)超分辨聚焦系統(tǒng)。

本實用新型的技術(shù)方案是：

本實用新型的超分辨聚焦系統(tǒng)包括沿光路依次布置的光源、顯微物鏡、超透鏡聚焦結(jié)構(gòu)和接收屏；顯微物鏡包含了沿光路依次布置的第一雙膠合透鏡和第二雙膠合透鏡；兩組雙膠合透鏡構(gòu)成了李斯特物鏡型中倍消色差物鏡，物鏡的放大倍率一般為8X～12X。超透鏡聚焦結(jié)構(gòu)是由多個微觀超透鏡在同一平面陣列排布而成。

超分辨聚焦系統(tǒng)工作方式為：通過光源產(chǎn)生工作光束，將較高折射率材料制作為能夠聚焦的超透鏡結(jié)構(gòu)，并將百納米尺寸的超透鏡聚焦結(jié)構(gòu)放置在工作光束的最佳位置，將經(jīng)過聚焦元件初次聚焦的聚焦光束通過高折射率超透鏡結(jié)構(gòu)進行再次聚焦，在超透鏡聚焦結(jié)構(gòu)出射端的接收屏上可以得到超分辨聚焦光斑。

所述的光源、顯微物鏡、第一雙膠合透鏡、第二雙膠合透鏡、接收屏沿同一光軸依次布置。

所述的光源采用波長為380nm～2000nm的激光光源。

所述的光源光源發(fā)出自然光或偏振光。

所述的雙膠合透鏡組采用傳統(tǒng)的光學(xué)冷加工方式制作，所述顯微物鏡校正球差，慧差，以及產(chǎn)生一定量的正像散以補償場曲。

進一步地，所述超透鏡聚焦結(jié)構(gòu)的材料為折射率大于1.7的材料，超透鏡尺寸需要依據(jù)入射的工作光束的波長、偏振和顯微物鏡的數(shù)值孔徑?jīng)Q定。