光学显微成像在很多领域有着重要的应用,但由于衍射极限的限制,传统光学显微镜的分辨率只能达到工作波长的1/2。存在衍射极限的原因在于远场中倏逝波的损失。倏逝波中带有表示物体精细结构信息的高频率谐波,倏逝波在传播的过程中因振幅呈指数衰减,因而只能在近场中存在。而透明电介质微球能够耦合近场倏逝波并将其传输到远场后被显微镜物镜接收,这种简单有效的微球辅助显微成像技术为利用白光照明实现实时超分辨成像提供了一种新的选择。研究发现将透明电介质微球置于样品表面,结合传统光学显微镜即可实现超分辨成像,是一种获得超分辨成像的低成本的补充方法。研究发现,微球成像的分辨率和放大率与浸没介质有关,低折射率的介质在半浸没的条件下成像效果最好,而高折射率的微球需要在全浸没的条件下才能实现超分辨成像。本文的主要研究如下:1.首先提出了一种先用高折射率介质半浸没再用低折射率介质全浸没微球的成像结构,并且比较了用这种结构进行成像和用单一介质全浸没微球进行成像时的分辨率。通过实验发现,先用高折射率介质半浸没再用低折射率介质全浸没微球时的分辨率比较高。研究结果表明:先用高折射率介质半浸没再用低折射率的介质全浸没微球的结构提高了微球的数值孔径,同时又能保持微球聚焦点位置基本不变,最终提高了微球成像的分辨率。2.我们在全浸没的BaTi03 glass(BTG)微球和样品之间介入薄介质平板,研究了其成像特性。我们发现相比全浸没的BTG微球,20 nm SiO介质平板结合BTG微球成像时的聚焦范围增大、放大率变大、像面初始位置也变远。用微球观察小物体时,其成像不再满足几何光学的成像规律,我们认为倏逝波对微球的成像特征有影响。由于20 nm厚的SiO介质平板对倏逝波有增强作用,倏逝波的增强使聚焦范围明显变长,放大率明显变大,像面的初始位置更远。本文的内容将对更全面地了解微球透镜的成像规律提供帮助。