雙光子熒光照明系統(tǒng)的超分辨衍射器件設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、分辨率是反映成像系統(tǒng)性能的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。理想成像系統(tǒng)的分辨率通常受到衍射極限的限制，利用衍射光學(xué)的技術(shù)與器件，能夠突破衍射極限的限制，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)超分辨。目前，在單色光照明條件下超分辨衍射器件(DSE)的設(shè)計(jì)方法，國(guó)內(nèi)外已有較為深入的研究，而對(duì)于使用超短脈沖激光作為照明光源的雙光子熒光掃描顯微術(shù)領(lǐng)域，適用的超分辨衍射器件設(shè)計(jì)方法卻鮮有研究報(bào)道。 雙光子熒光掃描成像系統(tǒng)主要由脈沖激光成像系統(tǒng)和熒光成像系統(tǒng)構(gòu)成，其中，前者是整

2、個(gè)顯微系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超分辨的關(guān)鍵之處，對(duì)此，本論文圍繞脈沖激光成像系統(tǒng)開展了相應(yīng)的超分辨衍射器件設(shè)計(jì)方法的研究，主要研究工作如下： 1．從基爾霍夫衍射公式出發(fā)，建立了描述脈沖激光成像系統(tǒng)中超分辨衍射器件對(duì)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)調(diào)制作用的理論模型，在該理論模型的基礎(chǔ)之上，研究了不同條件(如脈沖寬度、透鏡像差)下的脈沖光場(chǎng)的成像和超分辨特性，討論了成像系統(tǒng)和超分辨衍射器件的各種屬性對(duì)脈沖光場(chǎng)的空間分辨能力的影響。 2．結(jié)合已獲得的脈沖光場(chǎng)成像

3、特性，參考Toraldo形式的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提出了實(shí)現(xiàn)脈沖光成像系統(tǒng)光學(xué)超分辨衍射器件的設(shè)計(jì)方法，以求在空間橫向和軸向分辨率方面，最大限度地縮小主瓣尺寸G、提高中心強(qiáng)度(或Strehl比S)，同時(shí)降低最高旁瓣強(qiáng)度M,從而獲得較優(yōu)的空間超分辨性能；針對(duì)較理想的脈沖光場(chǎng)條件(較寬脈沖，無(wú)像差)，提出了能減少計(jì)算量的替代設(shè)計(jì)方法。 3．運(yùn)用所提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，計(jì)算得到空間橫向和軸向超分辨衍射器件的設(shè)計(jì)實(shí)例，并將實(shí)例的分辨特性予以列表