УДК 535.8 Применение оптики в целом
ГРНТИ 29.31 Оптика
ОКСО 03.04.02 Физика
ББК 223 Физика
ТБК 6135 Оптика
BISAC SCI053000 Physics / Optics & Light
благодаря возможности бесконтактного наблюдения и измерения живых образцов. Однако у обычной оптической микроскопии есть ограничения. Из-за дифракционного предела её пространственное разрешение составляет около 200 нм. Применение структурированного освещения позволяет повысить пространственное разрешение более чем в 2 раза, а добавление управления поляризацией позволяет расширить систему на проведение исследования анизотропных прозрачных и непрозрачных объектов. Кроме того, структурированное освещение позволяет получить трёхмерное изображение объекта. Последние достижения в области лазерной техники позволяют предложить новый подход к формированию структурированного освещения. В данной работе впервые численно показана возможность реализации микроскопии со структурированным освещением с помощью синтезированных пучков. В качестве источника выступает матрица когерентных лазеров позволяющая управлять распределением фазы, амплитуды и поляризации пучка. Предложенная экспериментальная схема не требует контура обратной связи для стабилизации фаз, что отличает ее от схемы когерентного сложения. Исследуемая поверхность была смоделирована численно. Со стороны алгоритма повышения разрешающей способности применен известный метод SIM-SR, хорошо зарекомендовавший себя в решении подобной задачи. Применение предложенного подхода для задач микроскопии со структурированным освещением позволит удешевить конструкцию микроскопа и увеличить скорость измерения объектов.
микроскопия со структурированным светом, синтезированные пучки, матрица волоконных излучателей.
1. Neil, M. A. A., Juškaitis, R., & Wilson, T. (1997). Method of obtaining optical sectioning by using structured light in a conventional microscope (Vol. 22, Issue 24).
2. Dan, D., Yao, B., & Lei, M. (2014). Structured illumination microscopy for super-resolution and optical sectioning. In Chinese Science Bulletin (Vol. 59, Issue 12, pp. 1291–1307). Science in China Press. https://doi.org/10.1007/s11434-014-0181-1
3. Heintzmann, R., & Benedetti, P. A. (2006). High-resolution image reconstruction in fluorescence microscopy with patterned excitation. Applied Optics, Vol. 45, No. 20 5037–5045
4. Fedosseev R, Belyaev Y, Frohn J et al (2005) Structured light illumination for extended resolution in fluorescence microscopy. Opt Lasers Eng 43:403–414
5. Mudry, E., Belkebir, K., Girard, J., Savatier, J., le Moal, E., Nicoletti, C., Allain, M., & Sentenac, A. (2012). Structured illumination microscopy using unknown speckle patterns. Nature Photonics, 6(5), 312–315. https://doi.org/10.1038/nphoton.2012.83
6. Jeong, S., Kim, J., Koh, D., & Lee, J.-C. (2023). Simultaneously enhancing the resolution and signal-to-background ratio in STED optical nanoscopy via differential depletion. Optics Express, 31(23), 37549. https://doi.org/10.1364/oe.505430
7. Zhanghao, K., Chen, X., Liu, W. et al. Super-resolution imaging of fluorescent dipoles via polarized structured illumination microscopy. Nat Commun 10, 4694 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-12681-w
8. Wen, G., Li, S., Wang, L. et al. High-fidelity structured illumination microscopy by point-spread-function engineering. Light Sci Appl 10, 70 (2021). https://doi.org/10.1038/s41377-021-00513-w
9. Demmerle, J., Innocent, C., North, A. et al. Strategic and practical guidelines for successful structured illumination microscopy. Nat Protoc 12, 988–1010 (2017). https://doi.org/10.1038/nprot.2017.019
10. Qian, J., Cao, Y., Bi, Y., Wu, H., Liu, Y., Chen, Q., & Zuo, C. (2023). Structured illumination microscopy based on principal component analysis. ELight, 3(1). https://doi.org/10.1186/s43593-022-00035-x
11. Adamov E. V., Aksenov V. P., Dudorov V. V., Kolosov V. V., Levitskii M. E. (2022). Controlling the spatial structure of vector beams synthesized by a fiber laser array // Optics & Laser Technology, 154, 108351. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108351
12. Adamov E. V., Bogach E. A., Dudorov V. V., Kolosov V. V., Levitskii M. E. (2024). Controlling the polarization structure of vector beams synthesized by a fiber laser array // Optics Communications , 559, 130399. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2024.130399
13. Huang, X., Fan, J., Li, L. et al. Fast, long-term, super-resolution imaging with Hessian structured illumination microscopy. Nat Biotechnol 36, 451–459 (2018). https://doi.org/10.1038/nbt.4115
