[发明专利]一种共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像方法和装置

权利要求书

1.一种共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像方法，其特征在于，包括步骤：

1)激发光和损耗光合束后，调制为线偏振光并调整线偏振方向；

2)利用空间光调制器加载的0-2π涡旋位相板和0-π位相板同时对激发光和损耗光进行两次调制；所述的损耗光一部分光调制成为横向的空心光斑，另一部分调制成为轴向的空心光斑；

在步骤2)中，在空间光调制器的左半部分加载0-2π涡旋相位调制图案，右半部分加载0-π相位调制图案，损耗光首先入射到空间光调制器的左侧，空间光调制器加载的0-2π相位图案只会对光束水平方向的分量进行调制，垂直分量未被调制；当光束经偏振旋转90度后，再次入射到空间光调制器上右侧时，之前的水平分量变为垂直分量，其不会被再次调制，之前的垂直分量变为水平分量，在空间光调制器右侧被加载的0-π涡旋相位图案调制；

3)将所述的激发光偏振调成圆偏光且旋向和涡旋位相板的旋向相反，所述的损耗光偏振态转化为圆偏光且旋向与涡旋位相板的旋向相同；

4)利用所述的激发光和损耗光聚焦至样品上，激发光为实心光斑，损耗光为空心光斑，并分别激发和损耗样品发出的信号光；

5)收集所述的信号光，得到对应到样品扫描点的显微图像。

2.一种共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像装置，包括激发光光源、损耗光光源和将光束聚焦至样品上的显微物镜，其特征在于，两光源与显微物镜之间依次设有：

用于将两束激光合束的第一二色镜，

用于将两束激光改变为线偏光的起偏器和调整线偏振方向的第一1/2波片，

用于相位调制两束激光的空间光调制器，同时加载0-π相位调制图案和0-2π涡旋相位调制图案，对激发光和损耗光进行两次调制；所述空间光调制器的左半部分加载0-2π涡旋相位调制图案，右半部分加载0-π相位调制图案，损耗光首先入射到空间光调制器的左侧，空间光调制器加载的0-2π相位图案只会对光束水平方向的分量进行调制，垂直分量未被调制；当光束经偏振旋转90度后，再次入射到空间光调制器上右侧时，之前的水平分量变为垂直分量，其不会被再次调制，之前的垂直分量变为水平分量，在空间光调制器右侧被加载的0-π涡旋相位图案调制；

用于将激发光的偏振态由线偏光转换为与0-2π涡旋相位旋向相反的圆偏光的第一1/4波片，

用于将损耗光的偏振态由线偏光转换为与0-2π涡旋相位旋向相同的圆偏光且依次布置的第二1/2波片和第二1/4波片；

还包括采集样品发出的信号光的探测系统。

3.如权利要求2所述的共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像装置，其特征在于，所述的第二1/4波片与显微物镜间设置用于将偏振相位调制后的两束激光进行光路偏转对样品进行扫描的双振镜4f扫描系统。

4.如权利要求3所述的共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像装置，其特征在于，所述的探测系统包括沿所述双振镜4f扫描系统的信号光出射方向依次布置的：

用于反射激光光束和透射荧光信号的第二二色镜；

用于滤去分束镜出射的荧光中的杂散光和部分激光的窄带滤波片；

用于对所述信号光束进行空间滤波的空间滤波器；

和用于探测信号光束的光强信号的探测器。

5.如权利要求4所述的共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像装置，其特征在于，所述探测器选用光电倍增管或雪崩光电二极管。

6.如权利要求4所述的共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像装置，其特征在于，所述的空间滤波器为针孔或多模光纤。

7.如权利要求6所述的共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像装置，其特征在于，多模光纤的光纤端口大小为0.8个艾里斑大小。

8.如权利要求7所述的共轴三维受激辐射损耗超分辨显微成像装置，其特征在于，还包括与所述探测器、双振镜4f扫描系统和放置样品的电动样品台连接的计算机，用于控制所述双振镜4f扫描系统和电动样品台以对样品进行三维扫描。