在光學成像領域中，由于受到衍射極限的限制，常規成像分辨率難以突破200 nm。而生物醫學、集成電路等領域對提高成像分辨率有迫切的要求，如何實現更高成像分辨率成為近年來的熱門研究方向。
受自然界微滴可提高成像分辨率的啟發，2011年科學家提出將直徑在微米級的介質微球直接放置于待測樣品表面，在普通白光顯微下即可達到50 nm的分辨能力。介質微球超分辨顯微方式以其簡單靈活的特點，受到國內外廣泛關注，但微球的成像對比度一直都有待提高。
光電所研究團隊近期發展出一種利用暗場顯微有效提高成像高頻成分含量的方法，具有降低成像低頻成分的特點，結合微球超分辨能力，可實現更高對比度的微結構超分辨顯微。該方法通過時域有限差分法模擬分析微球在不同浸沒方式、浸沒深度情況下的半高寬及光強值等來得到更優化的超分辨能力，模擬結果如圖1所示。在此基礎上通過二氧化硅和鈦酸鋇微球在不同浸沒情況下觀察特征尺寸為139 nm的硅光柵結構，實驗結果如圖2所示。可以看出，在暗場顯微時成像對比度明顯得到增強。
本課題得到國家自然科學基金和中科院科研裝備研制項目支持。
不同浸沒深度的微球聚焦特性分析
不同照明方式的微球成像質量對比