[发明专利]一种实现远场超分辨成像的方法和装置

权利要求书

1.一种实现远场超分辨成像的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将激发光和STED光同时耦合进入单模光纤，在光纤出射端形成双波长光束出射；

(2)采用消色差透镜使单模光纤出射的双波长光束同时准直；

(3)将准直光束依次通过起偏器和双波长波片，其中双波长波片对激发光为全波片，对STED光为半波片，通过调节双波长波片使其光轴与起偏器透光方向夹角为45°，可以得到偏振方向互相垂直的激发光束和STED光束；

(4)将所述偏振方向互相垂直的激发光束和STED光束通过液晶偏振转换器，调节偏振转换器得到径向偏振的激发光束和角向偏振的STED光束；

(5)将所述径向偏振的激发光束和角向偏振的STED光束通过高数值孔径物镜聚焦，在样品表面分别聚焦为圆形光斑和环形光斑；

(6)调节STED光束光强，使STED光对激发光斑面积的压缩效果达到最佳状态，控制三维纳米位移台移动，采用光强探测器采集每一扫描点位的光强信息，通过后期数据处理，获得超分辨力的成像结果。

2.如权利要求1所述的实现远场超分辨成像的方法，其特征在于，步骤(1)将激发光和STED光同时耦合进入单模光纤，从单模光纤出射的两种波长的光束具有很高的重合度，可视为从同一激光器出射。

3.如权利要求1所述的实现远场超分辨成像的方法，其特征在于，经单模光纤出射的光束通过消色差透镜准直，对两种波长的光束都可以达到很高的准直度。

4.如权利要求1所述的实现远场超分辨成像的方法，其特征在于，步骤(3)中，采用起偏器和双波长波片，将激发光和STED光调制为偏振方向相互垂直的线偏振光。

5.如权利要求4所述的实现远场超分辨成像的方法，其特征在于，所述的双波长波片，对激发光为全波片，对STED光为半波片。

6.如权利要求1所述的实现远场超分辨成像的方法，其特征在于，步骤(4)中，通过液晶偏振转换器，将偏振方向相互垂直的激发光和STED光分别转换为径向偏振光和角向偏振光。

7.如权利要求1所述的实现远场超分辨成像的方法，其特征在于，步骤(5)采用数值孔径为1～1.4的高数值孔径物镜对激发光束和STED光束进行聚焦。

8.用于实现权利要求1～6任一项所述方法的装置，其特征在于包括：用于产生激发光的激光光源；用于产生STED光的激光光源；用于耦合所述激发光和STED光的单模光纤；用于准直单模光纤出射光束的消色差透镜；用于将准直光束变为线偏振光的起偏器；用于将激发光和STED光调制为偏振方向相互垂直的线偏振光的双波长波片；用于将偏振方向相互垂直的激发光和STED光分别转换为径向偏振光和角向偏振光的液晶偏振转换器；用于透射激发光和STED光，且将信号光反射入光强探测器的二向色镜；用于聚焦激发光和STED光的数值孔径为1～1.4的物镜；用于固定样品以及对样品实现扫描成像的三维纳米位移台；用于将信号光聚焦于光强探测器的聚焦透镜；用于探测样品所发出信号光的光强探测器。

9.如权利要求8所述装置，其特征在于，所述消色差准直透镜可以为双胶合透镜，也可以为集成式的准直器。

10.如权利要求8所述装置，其特征在于，所述起偏器包括但不限于薄膜偏振片。

11.如权利要求8所述装置，其特征在于，所述液晶偏振转换器是基于液晶材料的径向/角向偏振转换设备。

12.如权利要求8所述装置，其特征在于，所述高数值孔径物镜的数值孔径为1～1.4。