2022年3月26日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院光電工程技術(shù)中心的李劍平團(tuán)隊(duì)在光學(xué)期刊《Optics Letters》上發(fā)表最新研究成果。該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種生成薄而寬的準(zhǔn)無衍射激光光片的光瞳掩模優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。博士后研究員唐城博士為論文第一作者，正高級(jí)工程師李劍平博士為通信作者。

光片熒光顯微術(shù)是活體生物成像的一場(chǎng)革命。通過將激發(fā)激光限制于顯微物鏡景深范圍附近的光片薄層，既可以減少顯微成像的離焦模糊，又可以減少光漂白和光毒性，極大地提高了圖像的清晰度，延長(zhǎng)了生物樣品的觀測(cè)時(shí)間。通過逐層掃描樣品或光片可形成三維圖像。

然而，光片顯微術(shù)的成像性能受限于光片的光學(xué)屬性，其成像分辨率受限于光片的厚度，成像視場(chǎng)受限于光片的寬度。而光片的厚度和寬度因光波固有的衍射屬性相互制衡。薄光片支持高分辨率，但衍射發(fā)散快、有效寬度窄，限制了成像視場(chǎng)；厚光片衍射發(fā)散慢，支持大視場(chǎng)成像，但限制了分辨率。

針對(duì)這一問題，研究者提出了一種數(shù)值優(yōu)化方法，可以用來設(shè)計(jì)一種叫作光瞳掩膜的衍射光學(xué)器件，以生成薄而寬的光片。該方法巧妙地提出了一個(gè)光片質(zhì)量的全局評(píng)價(jià)因子，用于表征光片厚度、無衍射范圍和旁瓣之間的制衡關(guān)系。理論和實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)化后的掩?？蓪㈧o態(tài)光片無衍射范圍擴(kuò)大50%，同時(shí)使其旁瓣低于20%。據(jù)此生成的新型靜態(tài)光片可以在不犧牲軸向分辨率的前提下，對(duì)樣品實(shí)現(xiàn)更大視野的成像。