專利名稱：一種平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顯微成像領(lǐng)域，涉及一種利用平板雙曲透鏡和顯微物鏡的混合裝置實(shí)現(xiàn)平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置。
背景技術(shù)：
在生命科學(xué)領(lǐng)域，顯微鏡作為一個(gè)基本的觀測(cè)工具，在擴(kuò)展人類對(duì)未知世界的認(rèn)知水平上發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，受瑞利分辨率極限的限制，傳統(tǒng)光學(xué)顯微技術(shù)幾乎已發(fā)展至盡頭，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人類對(duì)微觀世界的探索要求。出現(xiàn)這一問題的物理機(jī)理在于，來自物體的光波中包含有行波和消逝波成分，行波代表物體的輪廓，能順利通過成像透鏡到達(dá)像面；而代表物體的細(xì)節(jié)部分的消逝波成分在傳統(tǒng)成像光路中只能傳遞到波長量級(jí)的距離即衰減為零，無法到達(dá)像面，造成成像過程中物體細(xì)節(jié)的丟失。曾經(jīng)獲諾貝爾獎(jiǎng)的掃描隧道顯微鏡就是基于將消逝波轉(zhuǎn)化為行波的原理來提升顯微技術(shù)的分辨本領(lǐng)。然而掃描隧道顯微鏡 不同于光學(xué)顯微鏡，需要用探針在物體表面掃描，因此效率較低，而且不能實(shí)時(shí)觀測(cè)物體的變化，比如科學(xué)家迫切希望看到的細(xì)胞分裂、傷口愈合等動(dòng)態(tài)過程。最近幾年發(fā)展起來的雙曲超級(jí)透鏡雖然能夠?qū)崿F(xiàn)消逝波的放大與成像(Liu Z ff, Lee
H,Xiong Y, et al.Far-Field Optical Hyperlens Magnifying Sub-Diffraction-LimitedObjects[J].Science, 2007，315:1686-1688.)，但因?yàn)槲锩婧拖衩娑际菑澢?，因此?huì)影響物體的定位和像面的觀察，雖然后來發(fā)明了平面雙曲透鏡(Wang ff, Xing H, FangL, et al.Far-field imaging device:planar hyperlens with magnification usingmult1-layer metamaterial [J].0pt.Express, 2008, 16 (25): 21142-21148.)，但因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)的金屬層和電介質(zhì)層厚度不均，以當(dāng)前的微細(xì)加工水平，事實(shí)上很難制造成功。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中平面對(duì)平面超分辨率成像的難點(diǎn)，本發(fā)明的目的就是通過一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)靈活、基于平板雙曲透鏡的成像裝置來實(shí)現(xiàn)超分辨率的遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)成像。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置，其特征在于，包括:平板雙曲透鏡，用于將物體細(xì)節(jié)放大到普通顯微物鏡能夠分辨的程度；普通顯微物鏡，用于將物體的中間像進(jìn)一步放大。作為優(yōu)選，所述的平板雙曲透鏡由超材料組成，在直角坐標(biāo)系中，其介電張量滿足:
權(quán)利要求
1.一種平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置，其特征在于，包括: 平板雙曲透鏡(I)，用于將物體細(xì)節(jié)放大到普通顯微物鏡能夠分辨的程度； 普通顯微物鏡(2 )，用于將物體的中間像進(jìn)一步放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置，其特征在于:所述的平板雙曲透鏡(I)由超材料組成，在直角坐標(biāo)系中，其介電張量滿足:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置，其特征在于:所述的超材料為雙曲色散材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置，其特征在于:所述的雙曲色散材料由金屬和電介質(zhì)材料交替排布而成，每層材料的厚度相同、且小于λ(/10, \ 0為工作波長，各層介質(zhì)構(gòu)成同心圓環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置，其特征在于:在所述的工作波長上，所述的電介質(zhì)和金屬的介電常數(shù)的絕對(duì)值大致相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置，其特征在于:所述的金屬為銀，所述的電介質(zhì)為三氧化二鋁。
全文摘要
本發(fā)明屬于顯微成像領(lǐng)域，涉及一種利用平板雙曲透鏡和顯微物鏡的混合裝置實(shí)現(xiàn)平面遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨率放大成像裝置。包括平板雙曲透鏡，用于將物體細(xì)節(jié)放大到普通顯微物鏡能夠分辨的程度；普通顯微物鏡，用于將物體的中間像進(jìn)一步放大。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)靈活、高度集成等優(yōu)點(diǎn)，有望在超分辨率實(shí)時(shí)生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02B1/00GK103176282SQ201310090380
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者鄭國興, 張逸倫, 崔鈞, 何平安, 楊晉陵, 趙江南, 鄖建平, 高俊玲, 李松, 李子樂 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)