基于Pancharatnam-Berry相位透镜的三维单粒子定位方法研究

在三维单粒子追踪中,现有的双焦面轴向定位方法光路复杂,光利用率低,针对这一问题,提出了一种基于Pancharatnam-Berry相位透镜的三维单粒子定位方法。通过在传统荧光显微成像系统的光路中加入具有正负双焦距特性的Pancharatnam-Berry相位透镜,可以实现两个焦面同时成像在一个探测器上,利用在焦平面的光斑图像定位可获得单粒子的横向(x-y方向)位置信息,利用离焦平面与在焦平面的光斑强度比可以获得单粒子的轴向(z方向)位置信息。实验上,采用±100 mm焦距的Pancharatnam-Berry相位透镜,对1μm的荧光珠进行三维位置定位,获得了x,y,z方向分别为10 nm, 9 nm, 22 nm的位置定位精度。