[发明专利]基于光瞳调制的共轴干涉表面等离子体显微方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于光瞳调制的共轴干涉表面等离子体显微方法及系统，包括沿光路依次布置的：线性偏振照明相干光源、扩束投影装置、空间光调制器、样品夹持与微纳移动平台、高数值孔径显微物镜、成像透镜组、共聚焦光阑与图像传感器组成的成像光路。在样品离焦过程中，与显微物镜的焦面共轭的图像传感器上检测到共聚焦干涉信号即V(z)曲线。由于系统通光孔径有限造成的边缘干扰效应和背景噪音对V(z)曲线的周期存在影响，本发明采用后焦面光瞳函数调制的方式消除其影响。本系统具有系统简单、成本低、高信噪比以及能够实现高分辨率成像等优点。

主权项

1.一种基于后焦面光瞳调制的共轴干涉表面等离子体显微方法，其特征在于，包括沿光路依次布置的：照明光路，用于对样品进行照明，包括相干照明光源、偏振调制装置、扩束装置、空间光调制器、投影装置、分光棱镜；样品夹持与微纳移动平台，包括样品夹持装置、表面等离子体样片和微纳移动扫描装置；成像光路，用于采集显微物镜焦面附近的信号，包括显微物镜、成像透镜组、共聚焦光阑和图像传感器；图像传感器感光面、共聚焦光阑分别和显微物镜的焦面共轭，图像传感器可对表面等离子体样片在焦点附近移动时参考臂和信号臂的干涉信号进行探测；所述相干照明光源，偏振调制装置，扩束装置，空间光调制器，投影装置，分光棱镜的中心位于同一光轴上；所述显微物镜，表面等离子体样片，成像透镜组，共聚焦光阑，图像传感器位于同一光轴上；所述基于光瞳调制的共轴干涉表面等离子体显微方法，其特征还还在于，所述空间光调制器与显微物镜的后焦面共轭，用于在后焦面上对入射光的波前进行调制，在空间光调制器上选取光瞳函数一、光瞳函数二以及光瞳函数三进行光瞳调制，光瞳函数一径向上的函数表达式为：式中，r为自变量代表光瞳的半径，小于r₁或大于r₂的区域代表光瞳上光束能够激发表面等离子体的区域，的取值分别为集合[‑n₀,0]、[0,n₀]，分别代表函数两侧的两个半高斯窗函数部分，其中n₀取值为正整数，其物理含义为表面等离子体激发角位置所在光束及入射光中心光束高斯通带的宽度，a的取值决定边缘尖锐化程度；光瞳函数二径向上的函数表达式为：式中，r为自变量代表光瞳的半径，半径小于r₁或大于r₂的区域代表光瞳上光束能够激发表面等离子体激的区域，大于r₃且大于r₄的区域为入射光中心部分，的取值为集合[‑n₀,n₀]、[‑n₁,n₁]，分别代表函数两侧区域的两个高斯窗函数以及中心的高斯窗函数，n₀、n₁取值为正整数，其物理含义为表面等离子体激发角位置所在光束及入射光中心光束高斯通带的宽度，a的取值决定边缘尖锐化程度；设计光瞳函数三，在入射光径向偏振分量上光瞳函数三与光瞳函数二分布相同，其特征在于能够使在入射光角向偏振方向上的分量被滤除。