荧光显微镜中使用非球面镜
客户参考项目
用于获得量子信息的高NA透镜
该项目的目的是为波恩大学应用物理研究所开发用于荧光显微镜的透镜。这项研究的重点是获取单个原子的量子信息，对封闭在光学晶格中的冷铯原子进行成像的精确研究。艾斯飞睿为系统开发和制造了具有高NA的非球面镜，由两个透镜组成，可以承受对温度和放气速率的高要求。
项目细节
波恩大学应用物理研究所正在尝试在光学晶格中捕获超冷铯原子的成像，并在光学控制领域进行前所未有的空间分辨率研究。为了观察晶格中每一个相隔500纳米的原子，研究人员需要一个具有高数值孔径（NA）的透镜。高NA成像系统的特点是工作距离短，小于1mm。该透镜必须能够直接在超高真空（~10-11毫巴）中工作，在那里可以用激光束捕获和操纵原子。鉴于高真空要求（例如温度、脱气速率），在研究之初，市场上没有这种光学系统。因此，该研究所本身发展并确立了双透镜系统的特点。艾斯飞睿开发并制造了为此所需的非球面镜，其标称NA为0.92。经过彻底的公差分析后，选择所有偏差的方式应使其超过制造公差至少一个数量级。
项目实现过程
两个由N-SF10制成的透镜都是由艾斯飞睿制造的，并放置在陶瓷支架（Al2O3）中。通过使用点扩散函数的测量来表征光功率。由于透镜的高NA，这是用由铝涂覆的锥形光纤尖端发射的圆偏振光进行的，该尖端直径仅为100nm。这种方法表明透镜在全NA下的性能是衍射受限的（Strehl比率>0.8），这归功于光学表面的高质量。
物镜的构造
物镜由以下部分组成：（1）一个直径为25 mm的非球面镜（2）一个外径为20 mm的球面镜（3）一个陶瓷支座。
图1. 高NA双透镜物镜，兼容超高真空环境。
特性设置
SNOM光纤尖端发出的光由具有高NA的透镜准直，并聚焦在CCD相机上。
图2. 点扩散函数的测量设置和实现的测量
波恩大学应用物理研究所光学概览：
- 可用于温度波动较大的超高真空的独特非球面镜（NA=0.92）的开发和生产
- 制作出复杂的镜头设计，Strehl=0.99
更多信息: C. Robens, S. Brakhane, W. Alt, F. Kleißler, D. Meschede, G. Moon, G. Ramola, A. Alberti: „High numerical aperture (NA = 0.92) objective lens for imaging and addressing of cold atoms“, In: Optics Letters, Vol. 42 (2017), Issue 6, pp. 1043-1046
