非球形微透鏡超分辨成像的研究.pdf

1、由于衍射極限的存在，在傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡下人們很難觀察到尺寸為λ/2（九是波長(zhǎng)）的微小物體，因此突破阿貝衍射極限是現(xiàn)今光學(xué)領(lǐng)域非常熱門的課題之一。近幾年來(lái)的研究表明，微納米級(jí)尺寸的介質(zhì)微透鏡具有超分辨能力，這為突破衍射極限提供了一種簡(jiǎn)單、有效的方法。本文的主要工作是研究非球形微透鏡的超分辨成像特性。比較了球形微透鏡、半球形微透鏡和微球半浸沒(méi)在SU-8光刻膠中時(shí)的微透鏡的成像特性;還研究了不同大小的凹形微透鏡，以及梯形的微透鏡的成像特性。這些

2、非球形微透鏡都具有超分辨成像的特性。
　　主要內(nèi)容如下:
　　(1)分別研究了直徑為2.87μm的聚苯乙烯球形微透鏡(W-SL)、利用2.87μm聚苯乙烯微球制備的半球形微透鏡(M-SL)以及微球半浸沒(méi)在SU-8光刻膠中時(shí)的微透鏡(S-SL)的成像特性。實(shí)驗(yàn)中利用這三種微透鏡觀察了直徑為280-600nm的四種微球陣列樣品，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)微透鏡的形狀在其成像特性中起到了很重要的作用。由于更多的攜帶物體細(xì)節(jié)信息的高頻波可以耦合到S-

3、SL中，微透鏡S-SL的成像分辨率是最好的;而微透鏡M-SL的放大率是最大的。
　　(2)深入研究了不同尺寸的基于SU-8光刻膠的凹形微透鏡的分辨能力。實(shí)驗(yàn)中將半浸沒(méi)在SU-8光刻膠中的直徑為3.35-15.5μm的二氧化硅微球利用氫氟酸腐蝕掉之后便形成基于SU-8光刻膠的微米凹透鏡(MCL)。研究發(fā)現(xiàn)MCL微透鏡能夠分辨出直徑為305 nm的微球陣列，由直徑4.87μm和7.27μm微球制備的MCL成像效果好于其它幾種微透鏡。更

4、進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)了甩膠在樣品表面的SU-8光刻膠的厚度d在MCL成像作用中起了非常重要的作用。
　　(3)最后研究發(fā)現(xiàn)微米級(jí)基于SU-8光刻膠的實(shí)心梯形形狀的微透鏡(T-SL)也具有超分辨能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)甩鍍?cè)跇悠繁砻娴腟U-8光刻膠的厚度合適時(shí)，微透鏡T-SL可以分辨出分別由直徑280 nm和305nm微球制備的樣品。利用CST(computer simulation technology)軟件模擬出的結(jié)果表明T-SL在平面