[发明专利]一种增强红外显微成像分辨率的光学系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种增强红外显微成像分辨率的光学系统及使用方法，涉及红外显微成像技术领域，其中增强红外显微成像分辨率的光学系统，包括：红外显微增强成像光学结构，其包括衬底以及设置在衬底表面的激元层，且所述衬底上还间隔设有两个耦合光栅；光学元件组件，其用于将红外光传输至所述衬底下方，以通过两个所述耦合光栅在所述激元层上形成干涉图案；红外焦平面阵列探测器，其用于收集所述干涉图案。本发明可大幅度提升中红外成像的空间分辨率。

技术领域

本发明涉及红外显微成像技术领域，具体涉及一种增强红外显微成像分辨率的光学系统及使用方法。

背景技术

红外显微成像作为一种新兴的技术，广泛应用于科学实验研究、材料学、生物医学、和工业检测等领域。

但是目前由于衍射极限的限制，红外显微成像的分辨率被限制到δ＝0.61λ/NA，其中λ和NA分别是照射光的波长和物镜的数值孔径。一般中红外的物镜的数值孔径大约在0.6左右，因此中红外的分辨率在波长量级，难以达到观察样品的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供了一种增强红外显微成像分辨率的光学系统，其可大幅度提升中红外成像的空间分辨率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种增强红外显微成像分辨率的光学系统，包括：

红外显微增强成像光学结构，其包括衬底以及设置在衬底表面的激元层，且所述衬底上还间隔设有两个耦合光栅；

光学元件组件，其用于将红外光传输至所述衬底下方，以通过两个所述耦合光栅在所述激元层上形成干涉图案；

红外焦平面阵列探测器，其用于收集所述干涉图案。

一些实施例中，还包括：

红外显微成像重构设备，其基于所述干涉图案，以重现待测件的红外显微成像图。

一些实施例中，所述红外显微成像重构设备根据盲结构光照明显微图片重构迭代算法Blind-SIM，重现待测件的红外显微成像图，其具体过程为：

沿着衬底表面所在的XOY平面的X、Y维度分别获取至少三张干涉图案；

根据公式：

重现待测件的红外显微成像图，其中，obj为待测件成像信息，I_i＝1,...,5为照明模式，im_i＝1,...,6为沿X、Y维度获取的六张干涉图案，I₀为常量，表示光均匀照射到物体上，psf为显微镜的点扩散函数。

一些实施例中，所述光学元件组件包括透镜和平面镜，所述透镜用于设置在所述衬底下方，所述平面镜可旋转调节红外光入射至所述衬底的角度。

一些实施例中，所述衬底为硅衬底，且所述激元层的材料为石墨烯。

一些实施例中，两个所述耦合光栅均为刻在所述衬底上的亚波长耦合光栅。

本发明第二方面提供了一种增强红外显微成像分辨率的光学系统的使用方法，其可大幅度提升中红外成像的空间分辨率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种上述增强红外显微成像分辨率的光学系统的使用方法，该方法包括以下步骤：

将待测件放置在所述激元层上；

利用光学元件组件将红外光传输至所述衬底下方，以通过两个所述耦合光栅在所述激元层上形成干涉图案；

利用红外焦平面阵列探测器采集所述干涉图案。

一些实施例中，还包括：