基于微球透镜远场超分辨率成像方法研究

林巧文，杨春花，刘红梅，康占成

(1.山西大同大学 固体物理研究所，大同 037009；2.山西大同大学 物理与电子科学学院，大同 037009)

引 言

在物体结构测量时，有非光学探测和光学测量方式，其中光学测量技术因为具有非接触、测量速度高、系统结构简单等优点被广泛地应用[1-4]。随着纳米技术的快速发展，对成像系统的空间分辨率的要求越来越高。由于携带物体高频细节信息的倏逝波沿着物体表面按指数衰减，在波长量级的距离内很快衰减为0，导致成像系统在远场受到衍射效应的限制。由于倏逝波携带了物体的更多高频细节信息，利用在近场扫描探测的方法可以获得倏逝波实现超越衍射极限的分辨率，如近场扫描光学显微镜和受激发射损耗荧光显微镜[5-6]。1972年，ASH等人通过近场扫描显微镜，获得了超分辨率显微成像，由于其是通过探针在近场区域逐点进行扫描测量物体的信息，耗时长，无法实时地成像[5]。2000年，PENDRY通过介电常数和磁导率均为负数的材料制成了完美透镜将倏逝波放大，实现了在近场突破衍射极限的成像[7]。2004年,美国加州大学ZHANG团队利用银板制成了近场透镜[8],为了实现远场超分辨率成像，2007年，该团队首先利用负折射率材料制成的超级透镜将倏逝波放大，然后利用光栅的频移特性将倏逝波转换成传输波，实现远场超分辨率成像[9],同年，他们使用双曲透镜实现了远场超分辨率成像，其结构必须严格设计，在实际应用时也受到了限制[10]。近年来，利用微球结合普通的光学显微镜在远场实现了突破衍射极限的分辨率，有结构简单、成本低等优点[11-21]，吸引了许多国内外众多学者的关注。……