基于具有扩展焦深的消色差超振荡透镜的超分辨多色荧光显微成像
光学
2022-06-07 v1
摘要
多色超分辨成像对于远场和近场超分辨技术而言仍是一项棘手的挑战。平面超振荡透镜（SOL）是一种远场亚波长聚焦衍射透镜器件，在实现多波长衍射极限以下成像方面具有巨大潜力。然而，传统SOL器件存在与数值孔径（NA）相关的聚焦深度（DoF）、色散和聚焦光斑尺寸之间的固有折衷，这是常见衍射光学元件的本质特征。通常，尽管提高NA可改善分辨率，但与高NA相关的有限DoF和显著色差会导致图像质量的不利退化。在此，我们采用多目标遗传算法（GA）优化方法设计了一种消色差二元相位SOL，其产生轴向连接的多个焦点，同时具有延长的DoF、定制的工作距离（WD）和受抑制的旁瓣，且主瓣尺寸最小，从而优化上述与NA相关的折衷。该GA优化SOL的实验实现展示了将蓝光、绿光和红光光束同时在428 μm WD处聚焦为直径等于入射波长一半的光针，从而在横向维度上实现优于入射波长三分之一的最终分辨率。通过将此消色差SOL器件与商用荧光显微镜集成，我们首次利用该光针对神经元未知精细结构进行三维超分辨多色荧光成像。本研究不仅为多色远场超分辨成像提供了实用途径，也为构建避免复杂样品定位和不利光漂白的成像系统提供了可行方法。
引用
@article{arxiv.2206.02335,
title = {Super-resolution multicolor fluorescence microscopy enabled by an apochromatic super-oscillatory lens with extended depth-of-focus},
author = {Wenli Li and Pei He and Yulong Fan and Yangtao Du and Bo Gao and Zhiqin Chu and Chengxu An and Dangyuan Lei and Weizheng Yuan and Yiting Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.02335},
year = {2022}
}