中国科大研制一种基于光学薄膜的平面型显微成像元件

因此，在正入射下，经过该光学薄膜器件的光束出射角度要么是大于一定的角度（对应750 nm波长），要么是在薄膜表面产生光学表面波（对应640 nm 波长）。利用一块光学薄膜器件，在常规的明场显微镜上（图2a），可同时实现暗场显微成像与全内反射成像。成像效果如图2b，2c所示，相对于明场光学显微镜像，其成像对比度有大幅度的提升。该种方法不仅适用于空气中的样品，也适用于液体环境中生物活细胞的成像，如图2d所示。

图2.基于光学薄膜结构的全内反射照明与暗场照明显微成像

进一步实验结果表明，该方法不仅可以实现介质薄膜上的表面波，也可用于激发目前引起广泛兴趣的金属薄膜表面等离激元，如图3所示，利用其作为照明光源，实现了一种新的表面等离激元共振显微镜架构，相对于目前广泛使用的基于油浸物镜的表面等离激元共振显微镜，基于光学薄膜器件的表面等离激元显微镜结构简单，成本低、操作便利，易于集成。

上述实验结果表明，无需改变现有显微镜的主体光路架构，通过设计、制作合适的显微镜载玻片，就可以有效提升其成像对比度，拓展其成像功能。

图3.利用光学薄膜结构激发表面等离激元实现新型表面波光学显微镜

本校博士生蒯雁同学为该论文第一作者，张斗国教授为通讯作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金委、安徽省科技厅、合肥市科技局、唐仲英基金会等项目经费的支持。相关样品制作工艺得到了中国科学技术大学微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-27231-6