基于动态全光调控表面等离激元的宽场超分辨光学显微成像研究

基本信息
批准号:61405121
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:雷霆
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:步敬,赖泓基,闫洪伟,喻晓
关键词:
表面等离激元超分辨成像光学旋涡
结项摘要

In order to solve the problems in traditional Structured Illumination Microscopy (SIM) technology, such as sophisticate imaging system, imaging resolution limitation by the wavelength of the incident light and high power light source requirement for fluorescence excitation, we propose the research on dynamic all-optical controlled Surface Plasmon (SP) wide-field super-resolution microscopy. The Optical Vortices (OV) beam is focused on the metal film surface to excite and dynamic control the SP standing wave as structured illumination for SIM. The imaging resolution and fluorescence efficiency of SIM are dramatically improved by the short wavelength and near filed electromagnetic enhancement of the SP standing wave. In addition, the key component of SIM can be miniaturized and integrated by using the sub-wavelength metal grating to replace the complex coupling configurations. This project includes: (1) exploring the relationship between the topological charge of OV and the phase of the excited SP standing wave, finding out the method to generate the all-optical dynamic controlled SP standing wave, studying the wide-field super-resolution microscopy using SP standing wave excited by OV; (2) studying the propagation and interference property of SP at various metal/dielectric medium interface under OV excitation at different wavelengths, obtaining 100nm super-resolution imaging in liquid environment with optimized materials and incident light; (3) studying the coupling coefficient of SP using various sub-wavelength grating structures, integrating the key component of SIM onto a chip, building the basis of integrated SIM for wide-field super-resolution microscopy. The studies of this project have great importance not only in the development of SIM technology itself, but also in the instrumentation of the SP based SIM technology and its applications in biomedical areas.

针对目前结构光照明显微(SIM)技术中存在的系统复杂、分辨率受限于波长、荧光激发强度要求高等问题,开展动态全光控表面等离基元(SP)超分辨显微成像的研究。通过光学旋涡(OV)在金属表面激发、动态操控SP驻波。利用SP波长短和场增强的特性,提高SIM的分辨率和荧光效率。通过金属亚波长光栅实现装置的集成化。研究内容包括:(1)明确OV的拓扑荷与激发SP驻波位相的关系,建立全光、动态操控SP结构光场的方法,研究OV激发SP驻波的宽场超分辨成像;(2)揭示不同波长的OV在各种金属/介质表面上激发SP的传播与干涉规律,在液体环境中激发更短波长的SP实现亚百纳米分辨率;(3)研究不同亚波长金属结构对SP场的耦合效率,实现SIM核心部件芯片化,为建立集成化的SP-SIM宽场超分辨成像系统奠定基础。此项研究不仅对SIM技术的发展具有重要价值,而且对SP-SIM的仪器化,及其应用于生物医学领域具有重要意义。

项目摘要

针对目前结构光照明显微(SIM)技术中存在的系统复杂、分辨率受限于波长、荧光激发强度要求高等问题,开展动态全光控表面等离基元(SP)超分辨显微系统的研究。通过光学漩涡(OV)在金属表面激发、动态操控SP驻波。利用SP波长短和场增强的特性,提高SIM的分辨率和荧光效率。通过金属亚波长光栅实现装置的集成化。研究内容包括:(1)明确OV的拓扑荷与激发SP驻波位相的关系,建立全光、动态操控SP结构光场的方法,研究OV激发SP驻波的宽场超分辨成像;(2)揭示不同波长的OV在各种金属/介质表面上激发SP的传播与干涉规律,在液体环境中激发更短波长的SP实现亚百纳米分辨率;(3)研究不同亚波长金属结构对SP场的耦合效率,实现SIM核心部件芯片化,为建立集成化的SP-SIM宽场超分辨成像系统奠定基础。此项研究不仅对SIM技术的发展具有重要价值,而且对SP-SIM的仪器化,及其应用于生物医学领域具有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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