[发明专利]基于一维暗斑分时照明的亚十纳米定位测向方法和装置

权利要求书

1.一种基于一维暗斑分时照明的亚十纳米定位测向方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)调整准直后激光光束的偏振情况，使激光光束分时地被调制为两种线偏振光，即P光和S光；

2)将P光调制为Y方向一维暗斑，S光调制为X方向一维暗斑；

3)将经过相位调制的P光和S光共轴，并分别使用电光偏转器高精度地调整光斑位置；

4)使步骤3)调整后的光束投射到样品以对样品进行扫描；

5)使用单光子计数器接收荧光分子被不同方向的一维暗斑不同位置激发出的信号光；

6)利用步骤5)中所得到的光子数信息，基于极大似然概率估计重构出荧光分子的二维空间信息和取向信息；

7)经过压电偏摆镜选区扫描并重复步骤1)到6)，以实现更大视场的探测。

2.如权利要求1所述的基于一维暗斑分时照明的亚十纳米定位测向方法，其特征在于，利用空间光调制器将P光调制为Y方向一维暗斑，将S光调制为X方向一维暗斑。

3.一种基于一维暗斑分时照明的亚十纳米定位测向装置，其特征在于，包括激发光光源、承载待测样品的样品台和将光线投射到所述样品台的显微物镜，所述激发光光源与显微物镜之间依次设有：

用于将经单模光纤输出的激光光源准直扩束的准直镜；

用于快速调整光强的第一电光调制器；

用于快速调整激光线偏振方向的第二电光调制器；

用于将偏振特性改变后的光束分成两路的偏振分束棱镜，两束线偏振光分别为P光和S光；

所述准直镜与偏振分束棱镜之间设有分别用于快速开关激光和快速调整激光线偏振方向的两台电光调制器；

偏振分束棱镜的透射光路依次设有：

用于对所述P光进行Y方向一维暗斑调制的第一空间光调制器；

用于对所述Y方向一维暗斑进行缩束的第一望远系统；

用于对所述Y方向一维暗斑进行小范围快速移动的第一电光偏转器；

偏振分束棱镜的反射光路依次设有：

用于对所述S光进行X方向一维暗斑调制的第二空间光调制器；

用于对所述X方向一维暗斑进行缩束的第二望远系统；

用于对所述X方向一维暗斑进行小范围快速移动的第二电光偏转器；

偏振分束棱镜的透射光路和反射光路的两束激光通过分束棱镜进行合束，并在后续光路依次设有：

用于补偿二向色镜出射的光束偏振改变而依次设置的1/2波片和1/4波片；

用于反射激光光束和透射荧光信号的二向色镜；

用于将偏振相位调制后的两束激光进行光路偏转实现对样品选区扫描的压电偏摆镜；

用于实现压电偏摆镜与显微物镜入瞳共轭的4f系统，包括扫描透镜和场镜；

并设有控制所述第一电光调制器、第二电光调制器、第一电光偏转器、第二电光偏转器和压电偏摆镜的控制器及收集待测样品发出的信号光束 的探测系统；所述探测系统包括：

用于滤除二向色镜出射的荧光中的杂散光和部分激光的窄带滤波片；

用于将滤光后的荧光光束聚焦到探测器上的收集透镜；

用于对所述信号光束进行空间滤波的空间滤波器；

用于探测信号光束光强信号的探测器。

4.如权利要求3所述的基于一维暗斑分时照明的亚十纳米定位测向装置，其特征在于，所述第一空间光调制器，其相位调制原理在于调制函数其中，为光束垂直光轴剖面内位置极坐标矢量与x轴的夹角；所述第二空间光调制器，其相位调制原理在于调制函数

5.如权利要求3所述的基于一维暗斑分时照明的亚十纳米定位测向装置，其特征在于，所述显微物镜的数值孔径NA＝1.4。