可視光で100nmの横分解能精度を持つ微小球レンズカプラー

Microsphere-lens coupler with 100  nm lateral resolution accuracy in visible light.

• Yu Miao
• Xiumin Gao
• Guanxue Wang
• Yang Li
• Xuejing Liu
• Guorong Sui

抄録

本研究では、近接場の詳細なビーム拘束に成功し、∼100nmの横分解能精度を達成できる微小球レンズカプラーを提案している。理論的には、有限差分時間領域法を用いて"フォトニックナノジェット"の特性を解析する。屈折率、同軸光強度減衰率、微小球の大きさなどの集光パラメータを調整することで、最適な集光能力の範囲を得ることができます。実験では、最適化のために「ノンブラシスクラビング」洗浄技術を採用している。誘電体球の自己組織化特性を目指して、脱凝集法を導入して均質な液体を生成する。また、直径5μmの微小球レンズを試料に敷き詰めることで、従来の光学顕微鏡では不可能であった100nm横方向の超解像イメージングを実現し、超解像イメージングのさらなる発展に向けて一定の基盤を築いています。

We propose a microsphere-lens coupler that can successfully constrain the beam with near-field details to achieve ∼100 lateral resolution accuracy. In theory, we use the finite-difference time-domain method to analyze the properties of the "photonic nanojet." The optimal focusing ability scope can be obtained by adjusting the focusing parameters, such as refractive index, paraxial optical intensity attenuation ratio, sizes of microspheres, and so forth. In experiment, the "non-brush scrubbing" cleaning technology is adopted to optimize the experimental results. Aiming to self-assemble properties of dielectric spheres, we introduce the deagglomeration method to produce homogeneous liquid. Meanwhile, by tiling a 5 µm-diameter microsphere-lens on a specimen, a traditional optical microscope can realize 100 nm lateral superresolution microimaging, which lays a certain foundation for further development of superresolution microimaging.