用于波前寻址测调的液晶微镜、其制备方法和光学显微镜技术

本发明专利技术公开了一种用于波前寻址测调的液晶微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案化电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，图案化电极和公共电极彼此同心设置，图案化电极包括多个以对称方式排列的矩形子电极，各个矩形子电极之间是电绝缘的，每个矩形子电极上均匀设置有多个微孔，各个矩形子电极通过各自的电连接线从图案化电极引出，并与从公共电极引出的电连接线一起，分别连接到各个外部控制信号Uk的两端，用于在所述液晶微镜被接入光路从而形成光学显微镜时，实现以可寻址方式测量和调节波前。本发明专利技术具有可寻址时序测量及调变成像光束波前与点扩散函数用于显微成像测量的优点。

Liquid crystal micromirror for wavefront addressing and tuning, its preparation method and optical microscope

The invention discloses a liquid crystal micromirror for wavefront addressing and modulation, which comprises a first antireflective film, a first substrate, a patterned electrode, a first liquid crystal orientation layer, a liquid crystal layer, a second liquid crystal orientation layer, a common electrode, a second substrate and a second antireflective film arranged in parallel from top to bottom. Patterned electrodes and common electrodes are concentric to each other, and patterned electrodes include a plurality of electrodes. The rectangular sub-electrodes arranged in a symmetrical manner are electrically insulated between the rectangular sub-electrodes, and each rectangular sub-electrodes is evenly provided with multiple micro-holes. Each rectangular sub-electrodes are drawn from the patterned electrodes through their respective electrical connection wires, and are connected to the two ends of the external control signal Uk separately with the electric connection wires drawn from the common electrodes for use in the liquid crystal micro-mirror. When the optical path is connected to form an optical microscope, the wavefront can be measured and adjusted addressably. The invention has the advantages of addressable time series measurement and modulated image beam wavefront and point spread function for microscopic imaging measurement.

【技术实现步骤摘要】
用于波前寻址测调的液晶微镜、其制备方法和光学显微镜
本专利技术属于光学显微成像观察与精密测量
，更具体地，涉及一种用于波前寻址测调的液晶微镜、其制备方法和光学显微镜。
技术介绍
目前，光学(包括荧光)显微镜已经得到了日益广泛的应用。然而，现有的光学显微镜存在一些不可忽略的技术问题：第一、其不具备同时获取和调节光波前和图像的能力，而畸变的波前会降低成像分辨率、图像清晰度或对比度，并增大图像噪声；第二、其不具备通过时序测量成像波前与点扩散函数作为量化评估依据，从而监控和预测显微成像操作、效果及走势的能力；第三、即使其能够获取光波前，但是其不具备对光波前进行调节的能力；第四、常规光学显微成像均基于全视场成像展开，不具备对目标光波的点扩散函数的实时测量和校正能力；第五、常规光学显微成像受限于机械调焦精度，不具备成像面的精细层析选择、快速跳变或景深受控扩展能力；第六、由于常规光学显微成像受限于处理图像信息所依据的点扩散函数(Pointspreadfunction，简称PSF)，该函数又受制于由物镜和目镜所构成的常规显微成像光学系统，因此无法执行模糊图像的清晰化处理；第七、其无法有选择性地针对局部视场或特征目标，进行波前和点扩散函数的跟踪测量和校正处理。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于波前寻址测调的液晶微镜、其制备方法和光学显微镜，其目的在于，解决现有光学显微镜存在的上述技术问题，本专利技术的光学显微镜具有可寻址时序测量及调变成像光束波前与点扩散函数用于显微成像测量、可显微成像观测的微纳结构与光场适应性好、成像效能高、以及易与其它光学光电机械结构耦合的优点。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于波前寻址测调的液晶微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案化电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，图案化电极和公共电极彼此同心设置，图案化电极包括多个以对称方式排列的矩形子电极，各个矩形子电极之间是电绝缘的，每个矩形子电极上均匀设置有多个微孔，各个矩形子电极通过各自的电连接线从图案化电极引出，并与从公共电极引出的电连接线一起，分别连接到各个外部控制信号Uk的两端，用于在所述液晶微镜被接入光路从而形成光学显微镜时，实现以可寻址方式测量和调节波前，其中k∈(1，p)，p表示图案化电极中矩形子电极的个数。按照本专利技术的另一方面，提供了一种用于波前寻址测调的液晶微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案化电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，图案化电极和公共电极彼此同心设置，图案化电极包括从内到外同心设置的一个圆形子电极、以及多个圆环形子电极，圆形子电极与其相邻的圆环形子电极之间、以及相邻圆环形子电极之间是电绝缘的，圆形子电极和每个圆环形子电极上均匀设置有多个微孔，圆形子电极和各个圆环形子电极通过各自的电连接线从图案化电极引出，并与从公共电极引出的电连接线一起，分别连接到各个外部控制信号Ui的两端，用于在所述液晶微镜被接入光路从而形成光学显微镜时，实现以可寻址方式测量和调节波前，其中i表示该圆形子电极或圆环形子电极在整个图案化电极中的层数序号，且有i∈(1，n)，其中n表示图案化电极的层数。按照本专利技术的另一方面，提供了一种用于波前寻址测调的液晶微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案化电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，图案化电极和公共电极彼此同心设置，图案化电极包括从内到外同心设置的一个圆形子电极、以及多个扇形子电极，圆形子电极与其相邻的各个扇形子电极之间、以及各个相邻的扇形子电极之间是电绝缘的，位于同一层的多个扇形子电极具有相同的圆心角，且同一层的所有扇形子电极组成一个完整的圆形，圆形子电极和每个扇形子电极上均匀设置有多个微孔，编号为(i，j)的圆形子电极和各个扇形子电极通过各自的电连接线从图案化电极引出，并与从公共电极引出的电连接线一起，分别连接到各个外部控制信号Ui，j的两端，用于在所述液晶微镜被接入光路从而形成光学显微镜时，实现以可寻址方式测量和调节波前，其中i表示该扇形子电极在图案化电极中的层数序号，且有i∈(1，n)，其中n表示图案化电极的层数，j表示该扇形子电极在图案化电极第i层中的序号，且有j∈(1，m)，其中m表示图案化电极每一层所包括的扇形子电极的总数。优选地，第一增透膜和第二增透膜均是由常规光学增透膜制成，二者厚度相同，均为100纳米到700纳米，第一基片和第二基片均是由透光材料制成，其厚度均为1毫米到5毫米。按照本专利技术的另一方面，提供了一种上述用于波前寻址测调的液晶微镜的制备方法，包括以下步骤：(1)依次采用丙酮、酒精和去离子水溶剂对第一基片和第二基片进行超声清洗并烘干；(2)在第一基片和第二基片的正面上制备厚度在100纳米至1微米的金属氧化物膜层，并对其进行清洁处理。(3)在第一基片和第二基片的正面上制备厚度在5纳米至100纳米的石墨烯膜，并对其进行清洁处理。(4)在第一基片和第二基片上制备有金属氧化物膜层的端面一侧，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟。(5)在第一基片和第二基片上制备有石墨烯膜的端面一侧，用匀胶机涂敷光刻胶，并烘干5至20分钟。(6)将光刻版紧密覆盖在制备有金属氧化物膜层的第一基片和第二基片的光刻胶顶部，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并对其进行清洗和烘干处理。(7)将光刻版紧密覆盖在制备有石墨烯膜的第一基片和第二基片的光刻胶顶部，用光刻机的紫外光进行光刻10至30秒，并对其进行清洗和烘干处理。(8)用显影液溶掉第一基片和第二基片上感光或未感光部分的光刻胶，留下未感光或感光部分，然后用去离子水冲洗并烘干2至5分钟。(9)用显影液溶掉制备有石墨烯膜的第一基片和第二基片上感光或未感光部分的光刻胶，留下未感光或感光部分，然后用去离子水冲洗并烘干2至5分钟。(10用浓度在50％～30％的HCL溶液把第一基片和第二基片上未受光刻胶保护的金属氧化物(如ITO膜)腐蚀掉，将有光刻胶保护的金属氧化物保存下来，从而在第一基片上形成由金属氧化物微孔构成的图案电极，在第二基片上形成由金属氧化物(如ITO膜)构成的公共电极。(11)用常规干法蚀刻工艺把第一基片和第二基片上未受光刻胶保护的石墨烯膜去除，而将有光刻胶保护的石墨烯模保存下来，分别在第一基片上形成由石墨烯微孔阵构成的图案电极，并在第二基片上形成由石墨烯膜构成的公共电极。(12)在第一基片的各区块化电极边缘制作与电极材料相连的独立电引线，并对其进行清洁处理；(13)在第一基片和第二基片的背面，分别制作厚约1微米的第一增透膜和第二增透膜，并对其进行清洁处理。(14)用匀胶机在第一基片上的图案化电极如典型的金属氧化物电极上，以及第二基片上的金属氧化物公共电极上涂敷PI层，并对其进行清洁处理。(15)用匀胶机在第一基片的石墨烯图案化电极和第二基片上的石墨烯公共电极上涂敷PI层，并对其进行清洁处理。(16)把涂敷了PI层的第一基片和第二基片放入退火炉中进行退火固化处理，并对其进行清洁处理。(17)用绒布沿平行于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于波前寻址测调的液晶微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案化电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，其特征在于，图案化电极和公共电极彼此同心设置；图案化电极包括多个以对称方式排列的矩形子电极，各个矩形子电极之间是电绝缘的；每个矩形子电极上均匀设置有多个微孔；各个矩形子电极通过各自的电连接线从图案化电极引出，并与从公共电极引出的电连接线一起，分别连接到各个外部控制信号Uk的两端，用于在所述液晶微镜被接入光路从而形成光学显微镜时，实现以可寻址方式测量和调节波前，其中k∈(1，p)，p表示图案化电极中矩形子电极的个数。

【技术特征摘要】
1.一种用于波前寻址测调的液晶微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案化电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，其特征在于，图案化电极和公共电极彼此同心设置；图案化电极包括多个以对称方式排列的矩形子电极，各个矩形子电极之间是电绝缘的；每个矩形子电极上均匀设置有多个微孔；各个矩形子电极通过各自的电连接线从图案化电极引出，并与从公共电极引出的电连接线一起，分别连接到各个外部控制信号Uk的两端，用于在所述液晶微镜被接入光路从而形成光学显微镜时，实现以可寻址方式测量和调节波前，其中k∈(1，p)，p表示图案化电极中矩形子电极的个数。2.一种用于波前寻址测调的液晶微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案化电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，其特征在于，图案化电极和公共电极彼此同心设置；图案化电极包括从内到外同心设置的一个圆形子电极、以及多个圆环形子电极，圆形子电极与其相邻的圆环形子电极之间、以及相邻圆环形子电极之间是电绝缘的；圆形子电极和每个圆环形子电极上均匀设置有多个微孔；圆形子电极和各个圆环形子电极通过各自的电连接线从图案化电极引出，并与从公共电极引出的电连接线一起，分别连接到各个外部控制信号Ui的两端，用于在所述液晶微镜被接入光路从而形成光学显微镜时，实现以可寻址方式测量和调节波前，其中i表示该圆形子电极或圆环形子电极在整个图案化电极中的层数序号，且有i∈(1，n)，其中n表示图案化电极的层数。3.一种用于波前寻址测调的液晶微镜，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、图案化电极、第一液晶定向层、液晶层、第二液晶定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，其特征在于，图案化电极和公共电极彼此同心设置；图案化电极包括从内到外同心设置的一个圆形子电极、以及多个扇形子电极，圆形子电极与其相邻的各个扇形子电极之间、以及各个相邻的扇形子电极之间是电绝缘的；位于同一层的多个扇形子电极具有相同的圆心角，且同一层的所有扇形子电极组成一个完整的圆形；圆形子电极和每个扇形子电极上均匀设置有多个微孔；编号为(i，j)的圆形子电极和各个扇形子电极通过各自的电连接线从图案化电极引出，并与从公共电极引出的电连接线一起，分别连接到各个外部控制信号Ui，j的两端，用于在所述液晶微镜被接入光路从而形成光学显微镜时，实现以可寻址方式测量和调节波前，其中i表示该扇形子电极在图案化电极中的层数序号，且有i∈(1，n)，其中n表示图案化电极的层数，j表示该扇形子电极在图案化电极第i层中的序号，且有j∈(1，m)，其中m表示图案化电极每一层所包括的扇形子电极的总数。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的液晶微镜，其特征在于，第一增透膜和第二增透膜均是由常规光学增透膜制成，二者厚度相同，均为100纳米到700纳米；第一基片和第二基片均是由透光材料制成，其厚度均为1毫米到5毫米。5.一种根据权利要求1至3中任意一项所述用于波前寻址测调的液晶微镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)依次采用丙酮、酒精和去离子水溶剂对第一基片和第二基片进行超声清洗并烘干；(2)在第一基片和第二基片的正面上制备厚度在100纳米至1微米的金属氧化物膜层，并对其进行清洁处理。(3)在第一基片和第二基片的正面上制备厚度在5纳米至100纳米的石墨烯膜，并对其进行清洁处理。(4)在第一基片和第二基片上制备有金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新宇，张汤安苏，
申请(专利权)人：南京奥谱依电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32