基于超构透镜的体显微镜

       三维(3D)显微成像是一种被广泛应用于微观物体深度信息和表面形貌探测的技术。代表性的方法有共聚焦扫描显微镜、光场显微镜、结构光照明显微镜和双目立体显微镜。在这些方法中，立体显微镜是实时记录物体表面和深度信息最简单的方法之一，广泛应用于生物科学、医学研究、工业检测。立体显微镜依靠两个倾斜的光轴产生一对具有视差的显微图像。可分为Greenough类型和通用主要目标(CMO)类型。前者使用两个物镜来形成左右图像的光路，但它们的物理尺寸必须受到限制，以防止镜头之间的接触。因此，数值孔径(NAs)被限制在0.2左右。CMO类型可以获得更高的NAs(约0.35)，它使用单个大孔径物镜来处理两种光路。然而，由于物镜的复杂设计和制造，CMO显微镜比Greenough显微镜更昂贵。因此，迫切需要替代方案来提高立体系统的分辨率。超表面利用超薄超元胞精确调控局域电磁场的振幅、相位和极化，可以实现光弯曲、全息成像、偏振转换等多种功能。它们也被用于提高体显微镜系统的质量，如三维立体全息。超构透镜是一类特殊的超表面，因其出色的聚焦和成像能力而备受关注。研究人员使用超构透镜作为核心部件，构建了用于生物医学和化学成像的各种显微系统，如离体小鼠肠组织、荧光聚乙烯微球和青蛙卵细胞。

        近日，中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室李俊韬等人展示了使用双折射单层超构透镜来获得高分辨率和低成本的立体显微成像系统。研究人员设计并制造了一个工作在532 nm，数值孔径高达0.4的双折射超构透镜。超透镜随后被用来对生物样本进行高分辨率立体成像。实验结果表明，双折射超构透镜与商用立体系统兼容，在保持低成本的前提下可提高其分辨率。该研究为实现高分辨率和低成本的立体显微镜的新策略铺平了道路。相关研究工作发表在《Photonics Research》上。（丁雷）

       文章链接：Yong Long et al. metalens-based stereoscopicmicroscope. Photonics Research (2022).https://doi.org/10.1364/PRJ.456638.