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cyqdesign 2025-05-29 12:54

緊湊型超透鏡顯微鏡實現(xiàn)寬視場高分辨率成像

超透鏡代表了光學技術(shù)的革命性突破。與傳統(tǒng)顯微鏡物鏡依賴曲面玻璃不同,超透鏡利用納米結(jié)構(gòu)在亞波長尺度調(diào)控光線。憑借超薄、輕量和平坦的結(jié)構(gòu)特性,超透鏡克服了傳統(tǒng)透鏡的笨重缺陷,成為電子設備和緊湊成像系統(tǒng)的理想選擇。 }?\8%hK"a7  
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盡管在下一代光學系統(tǒng)中前景廣闊,超透鏡在實際顯微應用中仍面臨重大挑戰(zhàn)。離軸像差嚴重限制其視場(FOV)與分辨率,構(gòu)成主要技術(shù)瓶頸。成像分辨率與視場間的固有矛盾導致超透鏡性能始終無法匹敵傳統(tǒng)顯微鏡。既往雖有部分設計實現(xiàn)亞微米分辨率,但其視場范圍極為有限,制約了實用價值。 Qkvg85  
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在此背景下,南京大學研究團隊提出創(chuàng)新解決方案,顯著提升超透鏡顯微性能。發(fā)表于《先進光子學》(Advanced Photonics)的研究報告展示了一種緊湊型超透鏡顯微鏡,同時實現(xiàn)大視場與高分辨率成像。 pmWt7 }  

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基于超透鏡與環(huán)形照明的顯微鏡示意圖
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研究團隊通過雙合透鏡構(gòu)型(透明二氧化硅基底兩側(cè)各置一片超透鏡)結(jié)合環(huán)形照明光,攻克了超透鏡的根本局限。兩片氮化硅超透鏡由精密設計的高深寬比方形納米鰭構(gòu)成,鰭片間距經(jīng)嚴格計算排布。該方案有效抑制離軸像差,同步提升分辨率,從而優(yōu)化成像性能。 VRb+-T7"  
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超透鏡雙合透鏡的光學設計
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通訊作者Tao Li博士指出:"我們的超透鏡顯微鏡具備150μm視場與310nm半間距分辨率,遠超超構(gòu)顯微領(lǐng)域現(xiàn)有最高紀錄。"該成果標志著重大突破——研究團隊成功解析了以往所有超透鏡系統(tǒng)均無法觀測的微觀特征。 Daw;6f:  
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為驗證技術(shù)實用性,團隊開發(fā)了高度緊湊的原型機。該集成裝置在1mm視場內(nèi)實現(xiàn)620nm半間距分辨率。值得注意的是,該系統(tǒng)創(chuàng)新性地利用超表面同時實現(xiàn)成像與環(huán)形照明光生成,進一步壓縮體積至僅4cm×4cm×5cm,較傳統(tǒng)顯微鏡實現(xiàn)尺寸重量千倍縮減。 PeX^aEc  
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