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用于高对比度显微镜的元光栅集成激光发射的大角度偏转
Light: Science & Applications ( IF 20.6 ) Pub Date : 2023-10-13 , DOI: 10.1038/s41377-023-01286-0
Mindaugas Juodėnas 1 , Erik Strandberg 2 , Alexander Grabowski 2 , Johan Gustavsson 2 , Hana Šípová-Jungová 1 , Anders Larsson 2 , Mikael Käll 1
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更新日期:2023-10-13
Light: Science & Applications ( IF 20.6 ) Pub Date : 2023-10-13 , DOI: 10.1038/s41377-023-01286-0
Mindaugas Juodėnas 1 , Erik Strandberg 2 , Alexander Grabowski 2 , Johan Gustavsson 2 , Hana Šípová-Jungová 1 , Anders Larsson 2 , Mikael Käll 1
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平面超光学元件正在寻求取代传统的光学元件,如果与片上光源和探测器集成,可能会产生极其紧凑的生物光子设备。然而,使用超表面将光高效地形成宽角度范围的波前(如高对比度显微镜应用中通常需要的那样)仍然是一个挑战。在这里,我们展示了集成在垂直腔表面发射激光器 (VCSEL) 上的弯曲 GaAs 元光栅,可在全内反射和暗场显微镜中实现片上照明。基于规避单片集成中与深宽比相关的蚀刻问题的非常规设计,我们证明了在空气中以 60° 为中心的离轴发射,在玻璃中以 63° 为中心的离轴发射,分别具有 > 90% 和 > 70% 的相对偏转效率。产生的激光束在面外被准直,但在面内保持高斯发散,从而产生又长又窄的照明区域。我们证明,不同种类的元光栅集成 VCSEL 可以组合起来,实现暗场照明和全内反射照明之间的快速切换。我们的方法为高对比度成像提供了一种多功能照明解决方案,该解决方案与传统显微镜设置兼容,并且可以与生物光子设备集成,例如便携式显微镜、NIR-II范围生物成像和芯片实验室设备。

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