[发明专利]椭球反射镜照明自适应谐波共焦显微测量方法

说明书

椭球反射镜照明自适应谐波共焦显微测量方法属于非线性光学测量领域；将椭球反射式照明系统、共焦显微测量方法、自适应像差校正方法与谐波显微方法有机结合，可提升谐波显微测量分辨力。飞秒激光脉冲经光束整形、扫描振镜反射后进入自适应光学像差补偿单元，经相位调制和像差校正后形成照明光束进入椭球面反射镜系统，并会聚在样品内部形成谐波信号发生所需的激发聚焦光斑。样品经激发光激发后会同时产生二次和三次谐波信号，被右侧双路复合的共焦显微测量系统收集并解析。谐波信号被大数值孔径物镜收集后，经二向分色镜后分离为两个不同波长信号，经窄带滤光片、成像物镜聚焦，通过针孔后分别被光电倍增管(PMT)接收。所用的谐波收集模块采用共焦收集模式。共焦针孔的切趾作用可以有效的抑制混叠信号噪声对谐波信号解析的干扰，大大提高显微系统的测量分辨力。

技术领域

本发明属于光学显微测量领域，主要涉及一种用于纳米器件和生物样品中三维微细结构测量的超精密非接触测量方法。

背景技术

利用样品自身的非线性光学效应，例如二次谐波生成，三次谐波生成，可进行生物样品无荧光标记的显微成像，纳米器件的微结构探测，疾病机理的诊断等。径向偏振光在聚焦的焦面处有强轴向偏振分量，是谐波生成的一种理想照明光模式。但是在谐波显微成像过程中，混叠信号噪声会对谐波信号的解析产生干扰，从而降低显微系统的测量分辨力。光学显微系统的像差也会降低谐波信号的激发效率以及降低谐波显微成像的分辨率。

谐波显微成像基于所收集的谐波散射信号，特征信息的尺度在衍射极限之下。传统显微方法收集到的光信息包含更多的是散射特性，而非样品自身特性。采用共焦收集方式，受散射特性影响较小，收集到的谐波信号更能反映样品自身的结构特性。基于SLM&DM的光束自适应补偿方法可以实现时间激光脉冲与相位信号的空间解耦，为脉冲信号的整形与质量控制提供了一个新的技术途径。

发明内容

本发明设计了一种椭球反射镜照明自适应谐波共焦显微测量方法，共焦针孔的切趾作用可以有效的抑制混叠信号噪声对谐波信号解析的干扰，大大提高显微系统的测量分辨力，同时使收集到的谐波信号受散射特性影响较小，更好地反映样品自身的结构特性。采用基于SLM&DM的自适应像差补偿系统对激发光束进行空间、时间上的四维调控和像差的补偿，可以获得更深的样品信息和更清晰的图像。

本发明的目的是这样实现的：

椭球反射镜照明自适应谐波共焦显微测量方法，将椭球反射式照明系统、共焦显微测量方法、自适应像差校正方法与谐波显微方法有机结合。飞秒激光脉冲经光束整形、扫描振镜反射后进入自适应光学像差补偿单元，经相位调制和像差校正后形成照明光束进入椭球面反射镜系统，并会聚在样品内部形成谐波信号发生所需的激发聚焦光斑。样品经激发光激发后会同时产生二次和三次谐波信号，被右侧双路复合的共焦显微测量系统收集并解析。谐波信号被大数值孔径物镜收集后，经二向分色镜后分离为两个不同波长信号，经窄带滤光片、成像物镜聚焦，通过针孔后分别被光电倍增管(PMT)接收。所述的椭球反射镜照明自适应谐波共焦显微测量方法其特征在于将椭球反射式照明系统、共焦显微测量方法、自适应像差校正方法与谐波显微方法有机结合。

上述的椭球反射镜照明自适应谐波共焦显微测量方法，其特征在于采用椭球反射式照明系统进行谐波激发。椭球反射式照明系统包含高数值孔径物镜和椭球面反射镜，该物镜焦点与椭球面反射镜远焦点重合。

上述的椭球反射镜照明自适应谐波共焦显微测量方法，其特征在于采用基于SLM&DM的自适应像差补偿系统对激发光束进行空间、时间上的四维调控和像差的补偿。

上述的椭球反射镜照明自适应谐波共焦显微测量方法，其特征在于采用共焦针孔对谐波信号进行切趾