[发明专利]一种增强表面等离子体共振相位成像横向分辨率的方法

权利要求书

1.一种增强表面等离子体共振相位成像横向分辨率的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、调整光路，使得两束入射面正交的线偏振光束E_h1和E_v1，以相同的SPR激发角θ入射到样品的下表面；经样品反射和显微物镜收集之后两束反射光束E_h2和E_v2分别被偏振分光棱镜分成偏振态正交的两束物光和参考光E_ho,E_hr,E_vo和E_vr，其中E_ho,和E_vr偏振态相同，E_hr,和E_vo偏振态相同，偏振态相同的两束光发生干涉后形成全息图，用两个相同的图像采集器件进行记录；

步骤2、在不放置样品时记录两幅全息图作为背景全息图，然后放置样品再次记录全息图，根据波动光学理论和二次曝光原理，数值模拟光波的衍射重建过程，对全息图进行数值重建，最终获得近场区域样品折射率分布对应的相位分布图像和

步骤3、使用加权平均滤波算法对两幅正交方向的相位图像进行合成，最终得到分辨率增强的SPR相位图像

所述步骤1包含以下步骤：

a.调整光学元件获得扩束准直后的线偏振光束，然后经过分光棱镜获得两束强度相同的线偏振光束；

b.其中一束光E_h1依次经过反射镜，半波片，透镜和分光棱镜会聚入射到显微物镜的后焦平面，调节显微物镜与会聚透镜的距离，使从显微物镜出射的光束为近似平行光；

c.调整反射镜和分光棱镜的方向，使从显微物镜出射的平行光与显微物镜的光轴呈1度左右的夹角；

d.重新调整会聚透镜和显微物镜的距离，使出射光仍然为近似平行光，并调整半波片使从显微物镜出射的光束偏振方向与其入射面呈45度夹角；

e.将另一束光E_v1先经过反射镜抬升高度，然后重复第一束光的调节步骤，最终使其入射面与E_h1的入射面正交，且偏振方向与其入射面呈45度夹角；

f.分别平移分光棱镜，调整两束光入射到样品下表面的入射角θ₁，θ₂，使两束光的入射角同时满足表面等离子体共振激发角度，即θ₁＝θ₂＝θ；

g.携带样品信息的两束光E_h2和E_v2经过显微物镜收集并通过准直透镜成像，最后被偏振分光棱镜各自分为两束偏振态正交的光束E_ho,E_hr,E_vo和E_vr，其中E_ho和E_vr偏振态相同，E_hr和E_vo偏振态相同，E_hr和E_vr是没有激发SPR的偏振分量，不携带样品信息作为参考光；

h.利用两个完全相同的图像采集器件分别同时采集E_ho和E_vr，E_hr和E_vo各自形成的干涉全息图，并将两幅全息图分别记为，和其中I₁和I₂表示全息图的强度，和表示物光和参考光的相位差；

所述步骤2包含以下步骤：

a.记录无样品时的背景全息图I₀₁和I₀₂，然后记录有样品时的全息图I₁和I₂；

b.对两幅数字全息图分别利用数字全息术中通用的数值重建算法进行数值重建，获得对应的复振幅分布E_h、E_v，E_h0，E_v0；对获取的复振幅分别做二次曝光处理，得到去掉背景噪声的物光场复振幅分布E_h1，E_v1，其中E_h1＝E_h/E_h0，E_v1＝E_v/E_v0；对获得的复振幅进行如下运算，获得对应的相位分布和

所述步骤3包含以下步骤：

a.对步骤2获得的相位分布图像进行旋转和裁剪，实现两幅图像的像素点一一匹配，配准后的相位图像分别记为和

b.对配准后的相位图像沿着各自图像拖尾的方向进行定向的低通滤波处理，消除散斑噪声及环境微扰引起的记录误差，即进一步得到去噪后的相位分布图像和

c.对于去噪后的相位分布图像，利用加权平均滤波算法进行图像合成，所用的加权平均滤波算法公式如下面所示：

其中表示取相位梯度的模值；至此，得到了分辨率增强的合成相位分布图像