基于光场操控的远场超分辨显微机理及方法研究

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2、，队论文评阅入1：廛垫盐』熬拯』土连堡王太差评阅人2：塞型：聪』熬援』鋈划太堂评阅人3：奎邀』熬拯』jE塞太堂评阅人4：隘!评阅人5：鼬2答辩委员会主席：毡昱』熬拯』逝江太堂委员l：ColinSheopard／趱／IstitutoItalianodiTecnologia委员2：隆．奎丞』熬拯』逝婆堡王太堂委员3：医蟹超』熬援』逝逛太堂委员4：童渔至』熬拯』逝江太堂委员5：刻担』熬援』逝江太堂答辩日期：—2014／—06／09．ResearchontheRealizationofF

3、ar-fieldOpticalNanoscopyUsing．，Manipulationo—f—L—i—g—h———t————F————i——e———ld．Author’SsiSupervisor’S⑧ExternalReviewers：SQ壁g!inZh丛垦ng堡!Q￡丛rJ墨S!Xi垒QQQ塾g洫垒垒壁￡Q￡』S圣堕YanLi／Prof．／PKU整壶墨主鲞苎羞生童圭ExaminingCommitteeChairperson：丛i坠Q塾型里!Q￡』圣型ExaminingCommitteeMembers：gQ!i旦墨丛卫p堑≤堑

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5、的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字目期：?。}q年6月72目学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝’江盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：签字曰期：w，7谚年6月导师签名：J力曰签字日期：少掷致谢拙论初成。想说的话很多，却不知从何提起。求学直近而立，终于得到一个“博士”的头衔。高兴也好

6、，感慨也罢，生活却需要常怀一颗感恩的心。自然首先要感谢刘旭教授、匡翠方教授二位导师的指导。师从刘旭教授八年，除了感谢他渊博的知识，更感谢他教会我立命做人。匡翠方教授美国学成归来即是我的导师，很荣幸能够成为他指导毕业的第一名博士，他在细节上的精益求精对于我的学业起到了莫大的帮助。所里的所有老师，如顾培夫教授、李海峰教授、郑臻荣教授、叶辉教授、郑晓东教授、丁志华教授、王晓萍教授、沈伟东教授、杨青教授、章岳光教授等也时常关心我的学业，在我碰到困难时也无不悉心帮助；系里的其他老师也一直对我关爱有加，在此一并致谢。特别感谢美国HHMI的

7、MengCui教授，感谢他在本人赴美学习期间对我的帮助和指导。感谢同门的师兄、师姐、师弟和师妹们平时对我的帮助，感谢室友张万祯博士对我的照顾。感谢我的家人特别是我的父母，你们一直是我最坚强的后盾。最后感谢我的太太，谢谢她能陪我一起走完剩下的人生之路。感谢生活!郝翔2014年4月于求是园摘要通过光线获取外界信息是人类自身信息获取最为重要的渠道。因此，各种光学检测和成像设备在人类追求科学真理的道路上起到了无可替代的作用。然而长期以来，光学系统的成像分辨率都受限于光学远场衍射极限。与此同时，随着探索的不断深入，在生物、医学、材料学等

8、研究领域，都对光学成像系统的分辨能力提出了更高的要求。最近数十年里，科研人员开始大力发展各种超分辨显微成像技术，并取得了显著成果。尽管如此，已有的超分辨显微成像理论和设备，尚存在着许多问题和不足。因此，相关的研究目前仍然是仪器研究领域的一个重要热点。本论文对基于光场操控提高光学显徼系统成像分辨率并最终打破光学远场衍射极限进行了研究，提出了一些光学超分辨显微成像的新理论和新方法。全文从光学系统的傅里叶分析出发，指出超分辨显微成像的关键在于获取原有光学系统通带以外的高频分量，并进一步提出利用移频和扩频技术实现超分辨显微成像的理论和

9、实验方法。除此之外，本论文还分析了在通带范围不变的情况下，频谱的再分配和噪声等附加因素对于光学系统分辨率的潜在影响，并提出了相应的优化方法。本论文的主要内容包括：本论文第一章，主要介绍了显徼镜技术特别是超分辨显微镜的历史发展，特别是国内外近期发展动态，并简要说明了本论文的主要