[发明专利]基于布洛赫表面波结构光照明的超分辨成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于布洛赫表面波结构光照明的超分辨成像方法，其特征在于，包括：

S1，根据待成像样品确定多波长成像的工作波长；

S2，根据所述工作波长确定照明模块中截断的一维光子晶体结构，以调控其能带禁带、布洛赫表面波色散曲线覆盖所述工作波长；

S3，根据所述工作波长和所述截断的一维光子晶体结构确定照明模块中的周期性光栅结构，以使所述周期性光栅结构的高阶衍射光与布洛赫表面波模式耦合；

S4，使用多波长平面波激发所述照明模块，以产生布洛赫表面波结构光照明所述待成像样品；所述S4包括：

使用所述多波长平面波分别以每个工作波长下的正、负耦合角入射激发所述照明模块，以产生布洛赫表面波结构光照明所述待成像样品；

S5，分别采集每个工作波长下所述待成像样品产生的荧光信息，得到多幅衍射受限成像子图；所述S5包括：

S51，改变所述多波长平面波的方位角；

S52，在每个所述方位角下改变所述正、负耦合角入射平面波的相位差，以得到每个所述方位角下的高频信息；

S53，分别采集每个所述相位差下所述待成像样品产生的荧光信息，得到多幅衍射受限成像子图；S6，根据所述多幅衍射受限成像子图利用超分辨恢复算法分别重构出每个工作波长下的超分辨结果，从而得到多波长多模态的超分辨成像图案。

2.根据权利要求1所述的基于布洛赫表面波结构光照明的超分辨成像方法，其特征在于，所述S1还包括：

根据所述多波长成像的工作波长确定成像模块中物镜的数值孔径。

3.根据权利要求1所述的基于布洛赫表面波结构光照明的超分辨成像方法，其特征在于，所述S2包括：

S21，根据所述工作波长调整一维光子晶体结构的材料和膜层厚度，以使其能带禁带覆盖所述工作波长；所述截断的一维光子晶体结构包括所述一维光子晶体结构和最外层的截断层，所述一维光子晶体结构包括交替排列的高折射率膜层、低折射率膜层；

S22，调整所述截断层的材料和膜层厚度，以使其布洛赫表面波色散曲线覆盖所述工作波长。

4.根据权利要求3所述的基于布洛赫表面波结构光照明的超分辨成像方法，其特征在于，所述截断层的材料与所述高折射率膜层的材料相同，所述截断层的厚度为所述高折射率膜层的厚度的一半；

所述高折射率膜层和低折射铝膜层的材料选自二氧化钛、二氧化硅、氮化硅、氧化铝和磷化镓中的两种。

5.根据权利要求1所述的基于布洛赫表面波结构光照明的超分辨成像方法，其特征在于，所述S3包括：

S31，根据所述工作波长和所述截断的一维光子晶体结构，使用参数扫描或粒子群优化的方法选取周期性光栅结构的形状、材料；

S32，使用严格耦合波、有限元法或时域有限差分法的方法确定所述周期性光栅结构的周期、高度和占空比，以使所述周期性光栅结构产生的高阶衍射光与布洛赫表面波模式耦合。

6.根据权利要求5所述的基于布洛赫表面波结构光照明的超分辨成像方法，其特征在于，所述周期性光栅结构的形状包括条纹光栅、网格光栅和三角形柱状光栅中的一种；

周期性光栅结构的材料为二氧化钛、氧化铝、金、银、铬、铝中的一种。

7.根据权利要求1所述的基于布洛赫表面波结构光照明的超分辨成像方法，其特征在于，所述S6包括：

S61，使用三相位法恢复出每个所述方位角下的低频信息与高频信息，并滤除噪声；

S62，使用广义维纳滤波法混合所述每个工作波长下所有方位角下的低频信息和高频信息；

S63，通过傅里叶逆变换得到空间域中所述每个工作波长下的超分辨成像结果，从而得到多波长多模态的超分辨成像图案。