[发明专利]一种空心光束显微成像系统与显微成像方法

权利要求书

1.一种空心光束显微成像系统，其特征在于，包括：光源调节单元、空心光束调制单元和暗场成像单元，所述光源调节单元产生激光束并输出至空心光束调制单元，所述空心光束调制单元将光源调节单元产生的激光束按照预定分束比例分成非线性基础激光束和非线性调制激光束，并通过非线性基础激光束和非线性调制激光束的非线性相位调制产生空心光束，并输出至暗场成像单元，所述暗场成像单元基于所述空心光束进行成像。

2.根据权利要求1所述的空心光束显微成像系统，其特征在于，所述光源调节单元包括激光器(1)、线偏振片(17)和第三半波片(16)，所述线偏振片(17)设置于所述激光器(1)和第三半波片(16)之间。

3.根据权利要求1所述的空心光束显微成像系统，其特征在于，所述空心光束调制单元包括：第一偏振分光立方体(2)、聚焦透镜(3)、第一半波片(4)、第二偏振分光立方体(5)、非线性相位调制单元(6)、第一反射镜(9)、第二半波片(8)、第二反射镜(10)和第三偏振分光立方体(7)，其中所述第一偏振分光立方体(2)、聚焦透镜(3)、第一半波片(4)、第二偏振分光立方体(5)、非线性相位调制单元(6)和第三偏振分光立方体(7)依次设于同一直线光路上，所述第一反射镜(9)、第二半波片(8)、第二反射镜(10)依次设于另一平行直线光路上；且其中由所述第一偏振分光立方体(2)、聚焦透镜(3)、第一半波片(4)和第二偏振分光立方体(5)组成非线性基础激光光路单元，用于产生沿第一方向传输的所述非线性基础激光束，由所述第一偏振分光立方体(2)、第一反射镜(9)、第二半波片(8)、第二反射镜(10)和第三偏振分光立方体(7)组成非线性调制激光光路单元，用于产生与第一方向反向共线传输的所述非线性调制激光束，所述非线性相位调制单元(6)位于所述第二偏振分光立方体(5)和第三偏振分光立方体(7)之间。

4.根据权利要求3所述的空心光束显微成像系统，其特征在于，其中所述第一偏振分光立方体(2)、第二偏振分光立方体(5)和第三偏振分光立方体(7)透射激光束中的水平偏振分量、并反射激光束中的竖直偏振分量；入射到非线性相位调制单元(6)中的非线性基础激光束具有水平偏振态，入射到非线性相位调制单元(6)中的非线性调制激光束具有竖直偏振态；所述第一半波片(4)、第二半波片(8)和第三半波片(16)能够对偏振光的偏振方向进行旋转调节；通过第三半波片(16)和第一偏振分光立方体(2)调节非线性基础激光束和非线性调制激光束的分束比例；通过第一半波片(4)和第二偏振分光立方体(5)调节入射到非线性相位调制单元(6)中的非线性基础激光束的功率，通过第二半波片(8)和第三偏振分光立方体(7)调节入射到非线性相位调制单元(6)中的非线性调制激光束的功率。

5.根据权利要求3或4所述的空心光束显微成像系统，其特征在于，其中所述非线性调制激光光路单元中，由所述第一偏振分光立方体(2)、第一反射镜(9)、第二半波片(8)、第二反射镜(10)和第三偏振分光立方体(7)组成U型非线性调制激光光路，其中所述第一反射镜(9)设置于第一偏振分光立方体(2)的反射输出端，并将第一偏振分光立方体(2)反射输出的非线性调制激光束垂直反射至第二反射镜(10)，所述第二反射镜(10)将第一反射镜(9)反射的非线性调制激光束垂直反射至第三偏振分光立方体(7)的光束入射端，所述第二半波片(8)设置于第一反射镜(9)和第二反射镜(10)之间。

6.根据权利要求3-5任一项所述的空心光束显微成像系统，其特征在于，其中所述非线性基础激光光路单元中，由所述第一偏振分光立方体(2)、聚焦透镜(3)、第一半波片(4)和第二偏振分光立方体(5)组成直线非线性基础激光光路，所述聚焦透镜(3)和第一半波片(4)设置于第一偏振分光立方体(2)和第二偏振分光立方体(5)之间，且第一半波片(4)位于聚焦透镜(3)的正后方，所述聚焦透镜(3)用于将非线性基础激光束的腰斑聚焦于非线性相位调制单元(6)中。