绿光空间光干涉显微镜技术

发布时间：2021-07-30 23:29

　　首先从理论上推导准相干或宽带光照明下空间光干涉光场的分布,由此可得准相干或宽带光照明下的四步相移法。其次,通过搭建绿光空间光干涉显微镜（SLIM）系统,以直径为6μm的聚苯乙烯微球分散于显微镜物镜用油模拟细胞的微环境。最后,利用4幅SLIM图像成功重建出油浸微球的相位分布,平均半径相对误差为6.5%,光程差体积相对误差为8.4%。由于相干光的四步相移法和宽带光的四步相移法重建结果相差较小,因此,在追求成像速度的场合且细胞厚度较小时,可不对四步相移法进行修正,以加快相位重建的速度。 

【文章来源】：激光与光电子学进展. 2020,57(13)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

泽尼克相衬显微镜的概念光路

本研究搭建的绿光SLIM光路如图2所示。图2(a）的右侧部分为奥林巴斯IX73倒置型相衬显微镜。系统采用科勒照明，卤素灯发出的光经磨砂片和透过波段为495～584nm的绿色滤光片滤光。在聚光镜上方的后瞳处放置环形光阑。光经过数值孔径（NA）为0.45、放大倍数为20的LUCPlanFLN物镜后，由PBS分光镜进入4f系统的f11和f12透镜。通过4f系统将物镜的后焦面成像于Holoeye Pluto纯相位液晶SLM面上。SLM置于五维调整台上，使其面略微倾斜以反射光线。最后经f2作傅里叶变换后，成像于鸿视野CMOS相机（像素尺寸为2.2μm）上。f11和f12的焦距均为500 mm,f2的焦距为300mm。系统的总放大倍数用标准分辨率板测量。对成像所得分辨率板的条纹经傅里叶变换处理后，可准确计算其放大倍数，测量结果为33.63倍。当SLM面略微倾斜时，其反射的光路具有可提高1倍系统光能利用效率且光路中无需插入分光棱镜的优点。SLIM显微镜系统的横向分辨率为0.4μm，由所用奥林巴斯物镜的数值孔径决定。采用Ocean Optics生产的USB4000光谱仪测量CMOS相机前的绿光光谱，结果如图3(a）所示，其带宽为90nm，中心波长为540.7nm，由lC=0.441λ02/Δλ算得相干长度为1.43μm。将绿光光谱作傅里叶变换可得到直射光和散射光干涉的相干度曲线如图3(b）所示。可以看到，该光谱的傅里叶变换结果与高斯函数拟合得较好，表明该光谱为高斯谱。

式中：λ为波长，单位为μm。计算可得540nm波长处PS微球的折射率为1.5874。由于奥林巴斯与Thorlabs官网只提供奥林巴斯显微镜物镜用油在23℃时，546.1nm波长处阿贝数为40.8，折射率为1.518的数据，其β′O（ω0）无法准确计算[17]。因此，将直射光和散射光看成通过折射率均为Δn=0.0694的介质的两束光，这两束光的光程差为h(x,y），且该介质的群速度与相速度相等，均为c/Δn，即β′=Δn/c[18]，则（7）式可写为将σω用光源光谱的半峰全宽（FWHM）Δω表示为

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于液晶空间光调制器的涡旋相位恢复检测系统像差[J]. 吴华钦,郑明杰,李志芳,陈大强,李晖.  激光与光电子学进展. 2014(08)
[4]衍射法快速线性化液晶空间调制器的相位调制关系[J]. 郑明杰,李志芳,陈大强,吴华钦,王由平.  激光与光电子学进展. 2014(06)



本文编号：3312326