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摘要 傅里葉顯微鏡廣泛應(yīng)用于單分子成像、表面等離子體觀察、光子晶體成像等領(lǐng)域，它使得直接觀測空間頻率分布成為可能。 單分子的成像質(zhì)量取決于高NA 傅里葉顯微鏡系統(tǒng)，例如，在復(fù)雜透鏡系統(tǒng)中，每個光學(xué)界面的角度相關(guān)的菲涅耳損耗和孔徑的衍射。VirtualLab Fusion可以在考慮菲涅耳損耗和孔徑衍射效應(yīng)的情況下對整個系統(tǒng)進(jìn)行建模。

摘要 傅里葉顯微鏡廣泛應(yīng)用于單分子成像、表面等離子體觀察、光子晶體成像等領(lǐng)域，它使得直接觀測空間頻率分布成為可能。單分子的成像質(zhì)量取決于高NA 傅里葉顯微鏡系統(tǒng)，例如，在復(fù)雜透鏡系統(tǒng)中，每個光學(xué)界面的角度相關(guān)的菲涅耳損耗和孔徑的衍射。VirtualLab Fusion可以在考慮菲涅耳損耗和孔徑衍射效應(yīng)的情況下對整個系統(tǒng)進(jìn)行建模。

1.摘要 傅里葉顯微術(shù)廣泛應(yīng)用于單分子成像、表面等離子體觀測、光子晶體成像等領(lǐng)域。它使直接觀察空間頻率分布成為可能。在高NA傅里葉顯微鏡中，不同的效應(yīng)(每個透鏡表面上角度相關(guān)的菲涅耳損耗、衍射等)會影響單個分子最終獲得的圖像質(zhì)量。快速物理光學(xué)軟件VirtualLab Fusion可以使用其強(qiáng)大的場追跡引擎對整個系統(tǒng)進(jìn)行建模，包括菲涅耳損耗和孔徑衍射效應(yīng)。

摘要 傅里葉顯微鏡廣泛應(yīng)用于單分子成像、表面等離子體觀察、光子晶體成像等領(lǐng)域，它使得直接觀測空間頻率分布成為可能。單分子的成像質(zhì)量取決于高NA 傅里葉顯微鏡系統(tǒng)，例如，在復(fù)雜透鏡系統(tǒng)中，每個光學(xué)界面的角度相關(guān)的菲涅耳損耗和孔徑的衍射。VirtualLab Fusion可以在考慮菲涅耳損耗和孔徑衍射效應(yīng)的情況下對整個系統(tǒng)進(jìn)行建模。

傅立葉顯微鏡對單分子成像 建模用于單分子成像的完整高NA傅立葉顯微鏡系統(tǒng)，特別展示了例如：菲涅爾損耗、由于孔徑引起的衍射，并將仿真結(jié)果與參考值進(jìn)行比較。 分析高NA物鏡的聚焦 高NA物鏡廣泛用于光學(xué)光刻，顯微技術(shù)等。

傅立葉顯微鏡對單分子成像 建模用于單分子成像的完整高NA傅立葉顯微鏡系統(tǒng)，特別展示了例如：菲涅爾損耗、由于孔徑引起的衍射，并將仿真結(jié)果與參考值進(jìn)行比較。 分析高NA物鏡的聚焦 高NA物鏡廣泛用于光學(xué)光刻，顯微技術(shù)等。在聚焦模擬中考慮光的矢量性質(zhì)非常重要。

使用高NA顯微鏡系統(tǒng)分析偶極子源的PSF 在VirtualLab Fusion中，可以直接分析偶極子源的PSF。 該實驗證明了當(dāng)偶極子源的方向改變時，PSF具有不同的形狀。 用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF 在VirtualLab Fusion中，通過在高NA顯微鏡系統(tǒng)的光瞳平面中插入相位掩模，以簡單快捷的方式分析雙螺旋PSF。

用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF 在VirtualLab Fusion中，通過在高NA顯微鏡系統(tǒng)的光瞳平面中插入相位掩模，以簡單快捷的方式分析雙螺旋PSF。 結(jié)果表明，即使只有一點散焦（?130 nm）的物點，雙螺旋PSF也會有旋轉(zhuǎn)。

摘要成像系統(tǒng)的離軸PSF經(jīng)常受到由應(yīng)用的光學(xué)部件（例如顯微鏡系統(tǒng)）引入的像差的影響。因此，焦點并不像理想預(yù)期的那樣對偏移完全不變。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。該用例演示了具有不同橫向偏移距離的離軸物點的成像，來檢查像差的影響。

使用高NA顯微鏡系統(tǒng)分析偶極子源的PSF 在VirtualLab Fusion中，可以直接分析偶極子源的PSF。 該實驗證明了當(dāng)偶極子源的方向改變時，PSF具有不同的形狀。 用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF 在VirtualLab Fusion中，通過在高NA顯微鏡系統(tǒng)的光瞳平面中插入相位掩模，以簡單快捷的方式分析雙螺旋PSF。

摘要 成像系統(tǒng)的離軸PSF經(jīng)常受到由應(yīng)用的光學(xué)部件（例如顯微鏡系統(tǒng)）引入的像差的影響。因此，焦點并不像理想預(yù)期的那樣對偏移完全不變。 VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。

-用高鈉顯微鏡系統(tǒng)分析偶極子源的PSF-高鈉傅里葉顯微鏡下的單分子成像

熒光顯微鏡的彩色效應(yīng)分析 高NA傅里葉顯微鏡單分子成像 高NA顯微鏡系統(tǒng)分析偶極子源的PSF 顯微鏡系統(tǒng)中來自光圈的衍射5光學(xué)系統(tǒng)的公差分析 考慮加工公差下的傾斜光柵魯棒性優(yōu)化 鏡頭粗糙度對PSF的影響 衍射光學(xué)元件的加工圓角和高度公差分析

高數(shù)值孔徑(NA)顯微鏡以前所未有的清晰度和精度徹底改變了我們探測生物結(jié)構(gòu)的能力。通過利用光學(xué)原理，具有數(shù)值孔徑的顯微鏡超越了傳統(tǒng)限制，在捕捉復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，動態(tài)分子相互作用和微妙的納米級現(xiàn)象方面表現(xiàn)出色。無論是揭開細(xì)胞動力學(xué)的奧秘還是深入研究納米材料的復(fù)雜性，高NA顯微鏡使科學(xué)家能夠在微觀世界中推動探索和發(fā)現(xiàn)的界限。

背景介紹在顯微成像、激光加工、光存儲與單分子探測等應(yīng)用中，高數(shù)值孔徑物鏡承擔(dān)著“把光壓縮到極小空間”的關(guān)鍵任務(wù)。物鏡聚焦后的焦斑尺寸、形狀、能量分布以及偏振特性，直接決定系統(tǒng)的分辨率、加工精度和探測靈敏度。因此，如何準(zhǔn)確分析高數(shù)值孔徑物鏡的焦斑，已成為現(xiàn)代光學(xué)設(shè)計中的核心問題。本文結(jié)合VirtualLab Fusion的仿真思路，對這一典型案例進(jìn)行簡要分析。

高數(shù)值孔徑(NA)顯微鏡以前所未有的清晰度和精度徹底改變了我們探測生物結(jié)構(gòu)的能力。通過利用光學(xué)原理，具有數(shù)值孔徑的顯微鏡超越了傳統(tǒng)限制，在捕捉復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，動態(tài)分子相互作用和微妙的納米級現(xiàn)象方面表現(xiàn)出色。無論是揭開細(xì)胞動力學(xué)的奧秘還是深入研究納米材料的復(fù)雜性，高NA顯微鏡使科學(xué)家能夠在微觀世界中推動探索和發(fā)現(xiàn)的界限。

在超分辨率顯微鏡中，傅里葉環(huán)相關(guān)[1]用于評估分辨率。 在衍射極限顯微鏡中，分辨率是用瑞利或斯派羅準(zhǔn)則估算的[2]。在實踐中，這些系統(tǒng)的分辨率也可以用微粒測量，微粒選擇明顯小于預(yù)期分辨率，選定上述標(biāo)準(zhǔn)之一。這些微粒充當(dāng)形成PSF的點發(fā)源，其尺寸給出了圖像分辨率的估計值，同樣，該尺寸根據(jù)其定義而變化。在本文中，我們使用OpticStudio中的PSF來更客觀地評估衍射極限成像系統(tǒng)的分辨率。

在單分子顯微鏡成像應(yīng)用中，定位精度是一個關(guān)鍵問題。由于在某一方向上的定位精度與圖像在同一方向上的點擴(kuò)散函數(shù)(point spread function, PSF)的寬度成正比，因此具有較高數(shù)值孔徑(NA)的顯微鏡可以減小點擴(kuò)散函數(shù)的寬度，從而提高定位精度。

摘要 在單分子顯微鏡成像應(yīng)用中，定位精度是一個關(guān)鍵問題。由于在某一方向上的定位精度與圖像在同一方向上的點擴(kuò)散函數(shù)(point spread function, PSF)的寬度成正比，因此具有較高數(shù)值孔徑(NA)的顯微鏡可以減小點擴(kuò)散函數(shù)的寬度，從而提高定位精度。

當(dāng)輸入光場通過4f成像系統(tǒng)（由兩個透鏡組成的傅里葉變換系統(tǒng)）時，超表面位于傅里葉平面，對輸入圖像的頻譜進(jìn)行調(diào)制，最終在輸出端得到n階微分結(jié)果。 圖1 利用PB元表面進(jìn)行高階光學(xué)模擬微分運(yùn)算。