基于旋转照明的表面波光学显微成像

为了解决第二个不足之处，介质多层膜（图3a）负载的布洛赫表面波（BSWs）被提出用来替代金属薄膜（图3b）的SPs，从而研制出一种新型的表面波显微镜：Bloch surface wave microscopy (BSWM)。其优势在于：介质薄膜（顶层为玻璃材料）稳定性优于金属薄膜且易于进行生化修饰；BSWM既可以工作于长波也可以工作于短波；BSWs的穿透深度可以调节，可以实现不同深度的表面成像；BSWM可以工作于p偏振和s偏振入射光，有利于偏振敏感样品的测量与表征。基于这些优势，BSWM的应用范围将会更为广泛。

图4为BSWM成像效果图。在此装置中，BSWM工作于s偏振的入射光。图4a所示为一根介质纳米线放置在一根介质微米线上，二者放置在设计好的介质多层膜表面。在纳米线与微米线的交叉区域（虚线椭圆标记区域），纳米线与多层膜表面是悬空的，也就是其不在多层膜表面的近场区域。因此利用表面波光学显微镜时，这部分不会被成像，如图4b所示（椭圆虚线部分），图像上纳米线在交叉区域显示断开的。而对于常规的光学显微镜成像，如图4a所示，纳米线是连续的，这是因为常规光学显微镜无法探测到纳米线与基片表面之间的接触情况，这也正显示出表面波成像的特点：即只对衬底表面近场区域内的物体进行无标记成像。

图4 BSWM成像效果图，被成像样品是一根介质纳米线放置在一根介质微米线上。(a)常规光学显微镜成像图；(b) BSWM成像图。

相关研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委、安徽省科技厅等项目的经费支持。

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://advances.sciencemag.org/content/5/3/eaav5335