[发明专利]一种空心光束显微成像系统与显微成像方法

说明书

本发明提出一种空心光束显微成像系统与显微成像方法，所述系统包括：光源调节单元、空心光束调制单元和物镜成像单元，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，并输出至物镜成像单元，所述物镜成像单元基于所述空心光束进行成像。本发明基于非线性相位调制技术实现暗场成像，利用非线性调制激光束在非线性相位调制中产生的空心光束代替现有透射式显微成像系统中的挡光板，提高了成像光强度和成像质量。

技术领域

本发明涉及显微成像领域，具体涉及一种空心光束显微成像系统与显微成像方法。

背景技术

光学显微镜是研究微观世界的重要工具。显微镜根据成像方式可以分为光学宽视场显微镜，共聚焦显微镜，体视显微镜等。在光学宽视场显微镜中，根据所需要观察标本的结构特点，人们又发展了明场、暗场、偏光和荧光成像等技术。利用明场显微可以对大部分目标进行观察，但是有些样品因为其折射率和周围环境相近，使用明场显微难以观察，而暗场显微技术可以很好地解决这个问题。暗场显微的原理是阻止透过标本的光直接进入物镜，只让由颗粒散射的光线进入物镜。这样，使物镜形成的像面是一个暗背景上分布着明亮颗粒的景象。暗场显微成像能够增强图像的对比度。作为一种有效的微观样品的观察检测手段，暗场显微技术被广泛应用于各个领域。暗场显微的照明方式分为透射式照明和反射式照明，透射式照明是使用一个圆形遮光板遮住照明光束的中间部分，形成一个空心的锥形聚焦光束。这种方法简单易行，但是遮光板挡住了大部分的照明光，所以光通量整体透过率很低，尤其是照射到样品上的实际光量很少。另一种反射式照明，暗场反射镜面安装在物镜外壳靠近样品的位置，光线经过暗场反射镜面以超出物镜数值孔径的角度入射在样品上，标本发出的衍射或者杂散光由物镜收集后成像。反射式照明的优点是照明光完全照射在样品上，光量相对充足，但反射式照明结构复杂，实现方法较困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种全新的空心光束显微成像系统与显微成像方法，通过使非线性基础激光束作用于非线性介质如乙醇溶液来改变乙醇溶液的折射率分布，进而改变非线性调制激光束在乙醇溶液出射端面处的相位分布，最终使得出射的非线性调制激光束的远场光强重新分布，得到由中心暗斑和同心圆组成的空心光束，其中产生的空心光束的尺寸可以通过调节基础光的强度进行调控，这样本发明创新的利用产生的空心光束取代透射式照明中的挡光板。此外，本发明创新利用非球面透镜将空心光束聚焦在样品的表面，且针对不同厚度的样品可以通过调节空心光束的大小对其样品的不同深度处进行快速的聚焦，最终由样品散射的光束可通过物镜进行观察。本发明所述装置可通过对基础光功率的调节，获得不同位置处样品颗粒的成像情况，从而实现对样品的快速对焦暗场成像，革新了现有的显微成像系统，具有广阔的推广应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种空心光束显微成像系统，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。

进一步的根据本发明所述的空心光束显微成像系统，其中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。