在光学成像领域中，由于受到衍射极限的限制，常规成像分辨率难以突破200 nm。而生物医学、集成电路等领域对提高成像分辨率有迫切的要求，如何实现更高成像分辨率成为近年来的热门研究方向。
受自然界微滴可提高成像分辨率的启发，2011年科学家提出将直径在微米级的介质微球直接放置于待测样品表面，在普通白光显微下即可达到50 nm的分辨能力。介质微球超分辨显微方式以其简单灵活的特点，受到国内外广泛关注，但微球的成像对比度一直都有待提高。
光电所研究团队近期发展出一种利用暗场显微有效提高成像高频成分含量的方法，具有降低成像低频成分的特点，结合微球超分辨能力，可实现更高对比度的微结构超分辨显微。该方法通过时域有限差分法模拟分析微球在不同浸没方式、浸没深度情况下的半高宽及光强值等来得到更优化的超分辨能力，模拟结果如图1所示。在此基础上通过二氧化硅和钛酸钡微球在不同浸没情况下观察特征尺寸为139 nm的硅光栅结构，实验结果如图2所示。可以看出，在暗场显微时成像对比度明显得到增强。
本课题得到国家自然科学基金和中科院科研装备研制项目支持。
不同浸没深度的微球聚焦特性分析
不同照明方式的微球成像质量对比