超分辨偏振显微镜中的矢量相位恢复

在单分子取向定位显微镜中，关于每个分子取向和纵向位置的有价值信息通常编码在点扩散函数（PSF）的形状中。然而，该形状会受到成像系统中像差和其他缺陷的显著影响，导致对所测参数的错误估计。一种基本解决方案是将像差建模为瞳面中的标量掩模，并通过相位恢复算法进行表征。但是，这种方法不适用于涉及偏振相关像差的情况，这些像差或由元件中无意的各向异性引入，或通过使用双折射掩模进行 PSF 整形引入。此处，我们通过引入一个完全矢量模型来解决该问题，其中偏振像差通过空间相关的 Jones 矩阵表示，该矩阵常用于描述偏振相关元件。随后表明，这些像差可从一组在不同焦平面和不同偏振投影下测量的 PSF 中表征出来。这种包含相位和偏振投影多样性的 PSF 的 PZ 堆栈被用于基于非线性优化的相位恢复算法中以确定像差。该方法通过数值模拟和实验测量得到验证。为此开发和表征的 pyPSFstack 软件已免费提供。