跨越光學系統衍射極限分辨率的成像是當今光學工程與生物醫學工程中的熱點科學問題。本書提出普適性超越衍射極限分辨率的成像方法——移頻超分辨光學成像，系統論述移頻超分辨成像的原理與計算方法，介紹移頻超分辨成像的特性、實現技術，以及分辨率極限等核心內容，論述移頻成像方法在實際超分辨成像中的各種應用技術，同時從不同學科方向介紹對超分辨成像的認識與處理方法。
OSA Fellow、SPIE Fellow
目錄
前言
第1章 光學超分辨顯微成像概論 1
1.1 光學顯微成像技術概述 1
1.1.1 光學顯微鏡發展的歷程與重要里程碑 1
1.1.2 光學顯微成像基礎 4
1.2 光學超分辨顯微成像技術 14
1.2.1 激光掃描共焦顯微術 14
1.2.2 結構光照明顯微鏡 16
1.2.3 熒光受激損耗顯微鏡 17
1.2.4 單分子熒光定位成像顯微鏡 19
1.2.5 其他超分辨顯微技術 20
1.3 光學超分辨顯微成像技術存在的問題與挑戰 23
第2章 移頻成像原理與特性 27
2.1 樣品圖像與成像系統的空間頻譜 27
2.1.1 樣品圖像的空間頻率 27
2.1.2 成像物體(樣品)的空間頻譜及對照明光的作用 29
2.2 移頻成像的原理與反演方法 32
2.2.1 移頻成像原理 32
2.2.2 移頻成像的反演方法 36
2.3 移頻成像的特性 49
2.3.1 移頻成像特點 49
2.3.2 照明側移頻與探測側移頻 55
2.4 超分辨移頻成像 57
2.4.1 超高頻表面波的產生 57
2.4.2 深移頻問題 59
2.4.3 寬移頻的實現 62
2.5 小結 66
第3章 衍射極限內的移頻成像技術 67
3.1結構光照明顯微成像技術 67
3.1.1 結構光照明顯微術原理 67
3.1.2 結構光照明顯微成像系統 70
3.1.3 結構光照明顯微算法 75
3.1.4 三維結構光照明顯微技術 81
3.2 盲結構光照明顯微成像技術 88
3.2.1 B-SIM技術原理 89
3.2.2 散射介質形成的盲結構光照明顯微 91
3.2.3 DMD隨機編碼照明下的盲結構光照明顯微成像 92
3.3 傅里葉頻譜疊層顯微技術 97
3.3.1 傅里葉頻譜疊層顯微成像原理 98
3.3.2 相干光照明的傅里葉頻譜疊層成像技術 101
3.3.3 非相干光照明的傅里葉頻譜疊層成像技術 107
3.3.4 傅里葉頻譜疊層成像技術的應用 110
3.4 小結 113
第4章 跨越傳播場波矢的移頻超分辨光學成像 114
4.1 全內反射倏逝場寬場移頻超分辨顯微成像 114
4.2 平面波導照明寬場移頻超分辨顯微 119
4.3 表面等離子激元波寬場移頻超分辨 132
4.3.1 表面等離激元大波矢倏逝場照明光波 132
4.3.2 基于大波矢SPW相干移頻超分辨顯微成像技術 137
4.3.3 基于大波矢SPW非相干移頻超分辨顯微成像技術 139
4.4 局域等離激元結構光照明超分辨顯微成像技術 145
4.5 小結 147
第5章 非線性結構光照明顯微寬場移頻超分辨成像 148
5.1 熒光飽和效應的結構光照明顯微 148
5.1.1 非線性結構光照明顯微提高分辨率的原理 148
5.1.2 飽和結構光顯微的實現原理 151
5.1.3 非線性結構光照明超分辨成像的通用方法 152
5.2 基于熒光光開關的非線性結構光照明顯微技術 153
5.2.1 條紋激活非線性結構光照明顯微 154
5.2.2 飽和條紋激活非線性結構光照明顯微 156
5.2.3 飽和去激活非線性結構光照明顯微 159
5.3 基于三維結構光照明的I5S顯微成像及其非線性技術 160
5.3.1 基于三維結構光照明的顯微成像 161
5.3.2 基于二維掃描振鏡光斑調控的三維超分辨I5S顯微成像 164
5.4 小結 172
第6章 掃描型移頻超分辨光學成像 173
6.1 微納光纖移動掃描照明成像 173
6.1.1 基本原理 173
6.1.2 系統裝置 175
6.1.3 實驗結果 177
6.2 探測側移頻成像 179
6.2.1 掃描圖案探測顯微技術 180
6.2.2 基于虛擬結構探測的超分辨掃描激光顯微鏡 181
6.2.3 虛擬k空間調制光學顯微技術 183
6.2.4 基于飽和虛擬調制的超分辨率顯微技術 186
6.3 照明側點掃描結構光移頻顯微 190
6.3.1 多焦結構光照明顯微鏡 190
6.3.2 非線性焦斑調制顯微技術 191
6.3.3 飽和圖像融合技術 194
6.4 小結 197
第7章 片上移頻超分辨顯微成像 198
7.1 平板型片上移頻超分辨顯微系統 198
7.1.1 平板型片上移頻成像的原理 198
7.1.2 平板片上移頻芯片的制備 201
7.1.3 晶圓型深移頻熒光標記超分辨成像實驗 204
7.1.4 片上相干信號樣品的移頻成像 207
7.2 發光型片上移頻超分辨顯微成像 211
7.2.1 片上寬譜照明光源的制備 211
7.2.2 移頻超分辨芯片的制備 212
7.2.3 片上發光系統移頻超分辨的成像系統 214
7.2.4 移頻超分辨芯片成像性能 215
7.3 集成波導型片上光學移頻超分辨顯微系統 221
7.3.1 集成光波導的制備方法 222
7.3.2 橫向可調深移頻超分辨成像方法 224
7.3.3 可調移頻與缺頻對比成像 227
7.4 小結 227
第8章 光學超分辨成像的分辨率極限探討 228
8.1 光學成像分辨率的信息論模型 228
8.1.1 香農信息論與光學成像信息容量 229
8.1.2 從信息論的角度看成像分辨率極限 234
8.1.3 從信息論的角度看移頻超分辨成像的極限 238
8.2 量子效應下的光學成像分辨率 239
8.2.1 基于干涉效應的量子成像 241
8.2.2 基于光量子相關性的量子成像 243
8.2.3 基于糾纏效應的量子成像 244
8.2.4 干涉型量子糾纏成像系統 246
8.3 人工智能圖像處理技術的超分辨成像問題 248
8.3.1 人工智能深度學習方法 248
8.3.2 深度學習在STED超分辨顯微術中的應用 252
8.3.3 深度學習在超分辨顯微 STORM中的典型應用 254
8.4 小結 255
參考文獻 257
附錄 主要中英文對照表 270
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