基于空间光调制器的光学显微成像技术

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1、激光与电子学进展Laser&0ptoelectronicsProgress~2014~国激光》杂志社基于空间光调制器的光学显微成像技术杜艳丽马凤英弓巧侠郭茂田梁二军郑州大学物理工程学院，河南郑州450001摘要空间光调制器(SLM)是一种对光波的光场分布进行调制的元件。它广泛应用于光信息处理、光束变换和输出显示等诸多应用领域。随着高分辨率空间光调制器在光学显微成像系统中的应用，大大提高了显微振幅和相位样品显微成像的分辨率和对比度，不仅能够实现各种传统的相位显微技术，而且能够灵活地以更复杂的相位调制方式实现新的显微成像。在光学显微系统中，SLM不仅用以控制样品照明光束，同时能作为空间傅里

2、叶滤波器用于成像光路，综述了SLM在光学显微系统中的多种灵活应用。关键词成像系统；空间光调制器；液晶；显微成像；相位衬比度；螺旋相位滤波器中图分类号0438文献标识码Adoi：10．3788／LOP51．020002OpticalMicroscopicImagingTechnologyBasedonSpatialLightModulatorDuYanliMaFengyingGongQiaoxiaGuoMaotianLiangErjunSchoolofPhysicalEngineering，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou，Henan450001，ChinaAb

3、stractSpatiallightmodulator(SLM)isakindofopticalmodulatingelementsfortheopticalfielddistribution．Itiswidelyusedinopticalinformationprocessing，beamtransformation，outputdisplayandmanyotherapplicationfields．Withthewideapplicationsofhigh—resolutionSLMs，themicroscopicimagingresolutionandcontrastofpha

4、seandamplitudesamplesareenhancedgreatly，whichcannotonlyachievetraditionalphasemicroscopictechniques，butalsoachievenewtypemicroscopicimagingwithamorecomplicatedwayandflexibilitytomodulatephase．InmicroscopySLMcannotonlybeusedtocontrolthesampleillumination，butalsoactasspatialFourierfiltersintheimag

5、ingpath．Someoftheseflexibleapplicationsarereviewedinthisarticle．Keywordsimagingsystems；spatiallightmodulator；liquidcrystal；microscopicimaging；phasecontrast；spiralphasefilterOCIScodes110．0180；070．6110；070．6120；090．1995；100．6890；180．69001引言自从l7世纪列文虎克的光学显微镜发明以来，光学成像技术极大地推动了人类文明的进程，使人类的观察视野延伸到极端的微观世

6、界，迄今为止，它仍是一个非常活跃的研究领域。看得更细、更清楚一直是人们不断追求的目标，因此各种技术层出不穷以提高光学显微成像系统的分辨率和图像衬比度。由于光的波动性，最大可达到的光学分辨率约为200nm，即光学衍射极限或阿贝极限。为了突破该极限，最早通过减小波长的电子显微镜实现亚纳米水平的空间分辨率，该技术被用来观察生物细胞内的亚细胞结构，但不能研究活体细胞，即使对冷冻细胞其穿透深度也极其有限。只有光学显微手段才有可能进行活细胞三维成像，因此寻求突破衍射极限限制的分辨率成了光学显微成像技术发展的一个必然方向。根据突破衍射极限的方法所利用的渠道可分为近场和远场的超分辨成像方法。近场的超衍

7、射极限分辨成像方法就是利用只存在于近场的倏逝波来实现超分辨，具体方法包括全内反射荧光显微I。、近场扫描显微镜(SNOM)和超透镜，。远场超衍射极限分辨成像包括荧光和非荧光显微成像。非荧光远场超衍射极限分辨成像相关研究较少，目前研究主要集中在荧光远场超衍射极限分辨成像，如利用激光非线性效应的受收稿日期：2013—10-15；收到修改稿日期：2013—10—18；网络出版日期：2014—01—20基金项目：郑州市科技局项目(121ppTGG360—