三维（3D）成像可以实现高精度和高分辨率的轴向定位，这对于生物成像、半导体缺陷监测和其他应用至关重要。传统的实现依赖于笨重的光学元件或扫描机构，导致速度低和设置复杂。
近日，哈尔滨工业大学Xumin Ding团队用全介质超表面生成双螺旋（DH）点扩展函数，从而在4f和2f成像系统中创新了3D成像显微镜（因此被称为超显微镜）。数值孔径为0.7的4f超显微在15.47μm检测范围内的轴向定位精度低于0.12μm，而数值孔径为0.3的2f-DH超显微在227.33μm检测范围内的轴向定位精度为1.12 μm。还展示了小鼠肾脏组织和桃花药的单次精确三维生物成像，为单次三维超显微镜的三维生物成像和其他应用提供了全面有效的方法。研究成果以题为“Single-Shot 3D Imaging Meta-Microscope”发表于《Nano Letters》上。
图1：4f-DH超显微镜和2f-DH超显微镜三维成像的工作原理。
图2：基于DH超表面的4f-DH超显微镜的光学特性。
图3：4f-DH超显微镜三维成像的实验演示。
图4：2f-DH超显微镜光学特性及轴向定标。
图5：2f-DH超显微镜三维成像特性的实验论证。
Huijie Hao, Hao Wang, Xinwei Wang, Xumin Ding, Shutao Zhang, Cheng-Feng Pan, Md Abdur Rahman, Tong Ling, Haoyu Li, Jiubin Tan, Joel K.W. Yang, Wenlong Lu, Jian Liu, and Guangwei Hu. Single-Shot 3D Imaging Meta-Microscope, Nano Letters Article ASAP.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03952
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